排気ガス浄化用触媒
【課題】排気ガスの浄化性能を向上させるとともに触媒層が剥離することを抑制することができる排気ガス浄化用触媒を提供する。
【解決手段】ハニカム担体３の外周に永久磁石又は磁場発生装置が配設されるとともに、前記ハニカム担体上に形成された触媒層４に磁性材料５と触媒金属６、１０とが含有されてなる排気ガス浄化用触媒は、前記触媒層に、塩基性を高める成分８が更に含有され、前記塩基性を高める成分の少なくとも一部は、前記磁性材料の粒子表面に担持されている。また、前記塩基性を高める成分は、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属から選ばれる少なくとも１種の成分を含む化合物である。
【解決手段】ハニカム担体３の外周に永久磁石又は磁場発生装置が配設されるとともに、前記ハニカム担体上に形成された触媒層４に磁性材料５と触媒金属６、１０とが含有されてなる排気ガス浄化用触媒は、前記触媒層に、塩基性を高める成分８が更に含有され、前記塩基性を高める成分の少なくとも一部は、前記磁性材料の粒子表面に担持されている。また、前記塩基性を高める成分は、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属から選ばれる少なくとも１種の成分を含む化合物である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスを浄化する排気ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車等の車両においては、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の大気汚染物質を含んだ排気ガスを浄化するために、排気ガス浄化用触媒がエンジンの排気系に備えられている。そして、かかる排気ガス浄化用触媒を用いて、ＨＣ及びＣＯが酸化されて浄化され、ＮＯｘが還元されて浄化される。
【０００３】
従来、このような排気ガス浄化用触媒として、例えば高比表面積を有するアルミナや酸素吸蔵放出能を有するＣｅＺｒ系複合酸化物などの酸化物担体表面に、例えばＰｔなどの触媒金属を高分散状態で担持させた排気ガス浄化用触媒が用いられ、排気ガスの浄化が行われている。
【０００４】
しかし、前記排気ガス浄化用触媒においては、高温の排気ガスに曝されることにより触媒金属が次第に凝集しシンタリングすることが問題となっている。触媒金属がシンタリングすると、触媒金属の比表面積が低下し触媒金属が失活することにより、排気ガスの浄化性能の低下を招くこととなる。
【０００５】
これに対し、排気ガス浄化用触媒に磁性材料を含有させ触媒金属のシンタリングを抑制することが知られており、例えば特許文献１には、触媒金属粒子に作用する磁力を発生させる強磁性粒子を含む排気ガス浄化用触媒を備えるとともに該排気ガス浄化用触媒の外周に永久磁石帯を備えた排気ガス浄化装置が開示されている。また、例えば特許文献２には、排気ガス浄化用触媒の周辺に磁場を存在させた内燃機関の排ガス浄化装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００６ー２９１３８号公報
【特許文献２】特開２００３ー３０１７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば自動車等の車両においては、燃料や潤滑油に微量ながら含まれる硫黄（Ｓ）成分が、燃焼によって酸化され硫黄酸化物（ＳＯｘ）として排気ガス中に含まれている。磁性材料と触媒金属とが含有された排気ガス浄化用触媒において、磁性材料として酸化鉄が使用される場合には、排気ガス中に含まれるＳＯｘ成分が、排気ガス中に含まれる水分とともに前記酸化鉄に接触すると、該酸化鉄は、ＳＯｘ成分によって腐食され硫化鉄系化合物に変化させられる。
【０００７】
このように、排気ガス浄化用触媒に含有された磁性材料が腐食されると、磁性材料粒子の体積膨張や強度低下を引き起こし、触媒層自体の強度が低下し触媒層が剥離する畏れがある。また、排気ガス浄化用触媒においては、磁性材料が腐食されると磁性材料の磁力が弱められて触媒金属のシンタリング抑制効果が低減され、排気ガス浄化性能の低下を引き起こすこととなる。
【０００８】
そこで、この発明は、前記技術的課題に鑑みてなされたものであり、磁性材料と触媒金属とが含有された排気ガス浄化用触媒において、排気ガスの浄化性能を向上させるとともに触媒層が剥離することを抑制することができる排気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】
【０００９】
このため、本願の請求項１に係る排気ガス浄化用触媒は、ハニカム担体の外周に永久磁石又は磁場発生装置が配設されるとともに、前記ハニカム担体上に形成された触媒層に遷移金属成分を含む磁性材料と触媒金属とが含有されてなる排気ガス浄化用触媒であって、前記触媒層に、塩基性を高める成分が更に含有され、前記塩基性を高める成分の少なくとも一部は、前記磁性材料の粒子表面に担持されていることを特徴としたものである。
【００１０】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記触媒層が、複数の層からなり、前記複数の層のうち前記ハニカム担体側の層に前記磁性材料が含有され、前記複数の層のうち前記ハニカム担体側の層より上側に形成された排気ガス流路側の層に前記触媒金属としてＲｈが含有されていることを特徴としたものである。
【００１１】
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記塩基性を高める成分が、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属から選ばれる少なくとも１種の成分を含む化合物であることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本願の請求項１に係る排気ガス浄化用触媒によれば、触媒層に塩基性を高める成分が含有されていることにより、塩基性を高める成分が排気ガス中に含まれるＳＯｘ成分と反応して化合物を形成し、ＳＯｘ成分を捕捉させることができ、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。前記排気ガス浄化用触媒では、前記塩基性を高める成分の少なくとも一部は、磁性材料の粒子表面に担持されていることにより、ＳＯｘ成分が磁性材料と反応することを抑制するとともにＳＯｘ成分が磁性材料と接触する機会を低減することができ、磁性材料がＳＯｘ成分によって腐食され触媒層が剥離することを抑制することができる。さらに、前記塩基性を高める成分の少なくとも一部が触媒金属とともに磁性材料の粒子表面に担持されれば、塩基性を高める成分は、触媒金属が磁性材料の粒子表面を移動するのを抑制する立体障壁として機能することとなり、触媒金属のシンタリング抑制効果が高まる。
【００１３】
また、本願の請求項２に係る排気ガス浄化用触媒によれば、ハニカム担体側の層に磁性材料が含有されていることにより、磁性材料がＳＯｘ成分によって腐食されることをより有効に抑制することができる。前記排気ガス浄化用触媒では、磁性材料の粒子表面に担持された前記塩基性を高める成分は、ＳＯｘ成分に加えて排気ガス中に含まれるＮＯｘ成分も捕捉させることができ、リーン雰囲気時にＮＯｘ成分を吸蔵し、リッチ雰囲気時にＮＯｘ成分を放出させることができる。リッチ雰囲気時に放出されるＮＯｘ成分は、排気ガス流路側の層に含有された触媒金属Ｒｈにより還元し浄化させることができる。
【００１４】
更に、本願の請求項３の発明によれば、前記塩基性を高める成分が、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属から選ばれる少なくとも１種の成分を含む化合物であることにより、前記効果を有効に実現し得る塩基性を高める成分を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒装置を概略的に示す概略説明図である。図１に示すように、例えば自動車等の車両の排気系には、矢印の方向（図１において右方向）へ流れる排気ガスＧを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置１が配設される。
【００１６】
排気ガス浄化用触媒装置１は、排気ガスＧを浄化する触媒層がハニカム担体に形成された排気ガス浄化用触媒２と、該排気ガス浄化用触媒２の外周を覆うインターラムマット２５と備えており、前記排気ガス浄化用触媒２の外周には、具体的にはインターラムマット２５の外周には非磁性耐熱合金製キャニングケース２６を介して永久磁石３０が配設されている。
【００１７】
インターラムマット２５は、例えばセラミックファイバ等から成形されており、排気ガス浄化用触媒２を保温、及び保持・固定するとともに排気ガスＧからの熱が永久磁石３０に伝熱されることを抑制するように、排気ガス浄化用触媒２の外周に、具体的にはハニカム担体の外周に巻かれている。また、インターラムマット２５は、前記ハニカム担体を排気ガス浄化用触媒装置１内に保持している。
【００１８】
インターラムマット２５の外周に配設される永久磁石３０としては、例えばＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ磁石、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ磁石又はＣｕ−Ｎｉ−Ｃｏ磁石等の鋳造磁石、例えばＢａフェライト磁石又はＳｒフェライト磁石等のフェライト磁石、例えばＳｍ−Ｃｏ磁石又はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石等の希土類磁石等を使用することができる。この永久磁石３０は、前記ハニカム担体の外周全体にわたって設けてもよく、あるいは前記ハニカム担体の外周の一部に設けるようにしてもよい。
【００１９】
図２は、ハニカム担体上に形成される１層からなる触媒層を示す断面説明図である。図２に示すように、本実施形態に係る排気ガス浄化用触媒２は、例えばコージェライトなどから成形されるハニカム担体３上に触媒層４が形成される。触媒層４には、遷移金属成分を含む磁性材料と触媒金属と塩基性を高める成分とが含有され、磁性材料５としてγ−フェライト（γ−Ｆｅ２Ｏ３）、触媒金属６としてＰｔ、塩基性を高める成分８としてＢａＣＯ３が用いられる。前記塩基性を高める成分は、塩基性を高める金属成分を含む化合物として含有され、本実施形態では金属成分Ｂａを含む化合物として炭酸バリウムが触媒層４に含有される。また、触媒層４には、アルミナやＣｅＺｒ系複合酸化物などの酸素吸蔵材が含有される。
【００２０】
前記排気ガス浄化用触媒２の調製に際しては、先ず酢酸バリウム水溶液と磁性材料γ−フェライトの粉末とを混合し、この混合溶液を、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、炭酸バリウムが磁性材料γ−フェライトに担持された炭酸バリウム担持γ−フェライト粒子が得られる。
【００２１】
次に、前記炭酸バリウム担持γ−フェライト粒子と、触媒金属Ｐｔを含む水溶液とを混合し、この混合溶液を、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、触媒金属Ｐｔと炭酸バリウムが磁性材料γ−フェライトの粒子表面に担持されたＰｔ及び炭酸バリウム担持γ―フェライト粒子が得られる。
【００２２】
前記Ｐｔ及び炭酸バリウム担持γ―フェライト粒子に、触媒金属Ｒｈがアルミナに担持されたＲｈ担持アルミナと酸素吸蔵材とバインダーと水とを混合し、スラリーを調製する。このスラリーにハニカム担体３を浸漬させ、前記ハニカム担体３を引き上げて余分なスラリーをエアブローにより除去した後に、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、ハニカム担体３上にウォッシュコート層が形成される。
【００２３】
そして、前記ウォッシュコート層が形成されたハニカム担体３を酢酸バリウム水溶液に浸漬して、前記ウォッシュコート層に酢酸バリウムを含浸させた後に、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、少なくとも磁性材料５と触媒金属６、１０と塩基性を高める成分８とが含有された触媒層４がハニカム担体３上に形成されてなる排気ガス浄化用触媒２が得られる。
【００２４】
このようにして得られた排気ガス浄化用触媒２の外周に、具体的にはハニカム担体３の外周にインターラムマット２５を巻き、これをキャニングケース２６内に収納し、その外周に永久磁石３０が配設される。なお、排気ガス浄化用触媒２について、触媒層４に触媒金属と磁性材料と塩基性を高める成分とを含有させる方法は前述した方法に限定されるものではない。
【００２５】
前述したように、排気ガス浄化用触媒２は、ハニカム担体３に触媒層４が形成され、該触媒層４には、磁性材料５と、磁性材料５に担持される触媒金属６と、塩基性を高める成分８と、アルミナ９と、アルミナ９に担持される触媒金属１０と、酸素吸蔵材７とが含有されている。
【００２６】
排気ガス浄化用触媒２では、排気ガスＧ中に含まれるＳＯｘ成分が、触媒層４に含有された炭酸バリウムと反応して硫酸バリウムを形成し、ＳＯｘ成分を捕捉させることができ、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。前記塩基性を高める成分の少なくとも一部は、磁性材料の粒子表面に担持されていることにより、ＳＯｘ成分が磁性材料と反応することを抑制するとともにＳＯｘ成分が磁性材料と接触する機会を低減することができ、磁性材料がＳＯｘ成分によって腐食され触媒層が剥離することを抑制することができる。さらに、前記塩基性を高める成分の少なくとも一部が触媒金属とともに磁性材料の粒子表面に担持されれば、塩基性を高める成分は、触媒金属が磁性材料の粒子表面を移動するのを抑制する立体障壁として機能することとなり、触媒金属のシンタリング抑制効果が高まる。
【００２７】
このように、排気ガス浄化用触媒２では、リーン雰囲気時にＳＯｘ成分を捕捉させ、炭酸バリウムが硫酸バリウムになる一方、リッチ雰囲気時にＳＯｘ成分を放出して硫酸バリウムが炭酸バリウムに戻ることにより、塩基性を高める成分として含有された炭酸バリウムを再利用することができる。
【００２８】
また、前記排気ガス浄化用触媒２では、磁性材料の粒子表面に担持された炭酸バリウムは、ＳＯｘ成分に加えて排気ガス中に含まれるＮＯｘ成分も捕捉させることができ、リーン雰囲気時にＮＯｘ成分を吸蔵し、リッチ雰囲気時にＮＯｘ成分を放出させることができる。リッチ雰囲気時に放出されるＮＯｘ成分は、アルミナ上に担持された触媒金属Ｒｈにより還元し浄化させることができる。
【００２９】
なお、排気ガス浄化用触媒２では、好ましくは、触媒金属は、例えば０．１〜２０ｇ／Ｌ程度の範囲で含有され、磁性材料は、例えば１０〜８０ｇ／Ｌ程度の範囲で含有され、塩基性を高める金属成分は、例えば１０〜８０ｇ／Ｌ程度の範囲で含有される。また、排気ガス浄化用触媒２では、好ましくは、アルミナは、例えば２０〜２００ｇ／Ｌ程度の範囲で含有され、酸素吸蔵材は、例えば２０〜２００ｇ／Ｌ程度の範囲で含有される。
【００３０】
また、磁性材料に担持される塩基性を高める金属成分の質量に対する磁性材料の質量の割合は、５／１〜５０／１の範囲であることが好ましい。ここで、前記質量の割合を５／１〜５０／１の範囲としたのは、前記質量の割合が５／１より小さい場合には、塩基性が高まりすぎて触媒金属の活性が損なわれる、あるいは触媒金属を磁性材料に吸引させる吸引力が弱くなるからであり、一方、前記質量の割合が５０／１より大きい場合には、磁性材料が腐食されることを抑制する効果が弱くなるからである。
【００３１】
本実施形態では、磁性材料に担持される触媒金属としてＰｔを用いているが、Ｐｄ、Ｒｈなどの触媒金属を用いてもよい。なお、排気ガス中のＮＯｘ成分を酸化状態で吸着させるためには、触媒金属としてＰｔ又はＰｄを用いることが好ましい。また、磁性材料としては、フェライト系材料、具体的にはγ−フェライト（γ−Ｆｅ２Ｏ３）が好ましいが、その他の好適な遷移金属成分を含む磁性材料を用いることも可能である。
【００３２】
アルミナとしては、比較的比表面積が大きいγ−アルミナを用いることが好ましく、酸素吸蔵材としては、ＣｅＺｒ系複合酸化物を用いることが好ましいが、その他の好適な酸素吸蔵材を用いてもよい。なお、触媒金属としてＲｈを用いる場合には、該Ｒｈをアルミナや酸素吸蔵材に担持させることが好ましい。
【００３３】
前記塩基性を高める成分としては、好ましくは、例えば酢酸バリウムを原料として得られる炭酸化合物が用いられ、触媒層に含浸される塩基性を高める金属成分の質量（磁性材料に担持される塩基性を高める金属成分の質量を除く）に対する磁性材料に担持される塩基性を高める金属成分の質量の割合は、１／２〜２／１の範囲で設定される。
【００３４】
ここで、前記質量の割合を１／２〜２／１の範囲としたのは、前記質量の割合が１／２より小さい場合には、磁性材料の表面では前記塩基性を高める成分が少なく磁性材料がＳＯｘ成分によって腐食されやすくなるからであり、一方、前記質量の割合が２／１より大きい場合には、前記塩基性を高める成分が磁性材料の表面を覆ってしまいＮＯ成分を酸化させてＮＯ２として吸着させる能力が落ちるからである。
【００３５】
また、本実施形態では、前記ハニカム担体上に形成される別の触媒層として、２層、すなわち、ハニカム担体上に形成される触媒層（第１の触媒層）と、該ハニカム担体上に形成される前記第１の触媒層の上に形成される触媒層（第２の触媒層）とからなる触媒層が用いられる。図３は、ハニカム担体上に形成される２層からなる触媒層を示す断面説明図である。
【００３６】
前述したように、本実施形態に係る排気ガス浄化用触媒１１は、例えばコージェライトなどから成形されるハニカム担体１２上に、該ハニカム担体１２側の第１の触媒層１３と排気ガスＧが流れる排気ガス流路側の触媒層１４とが形成され、第１の触媒層１３には、遷移金属成分を含む磁性材料１５と、該磁性材料１５に担持される触媒金属１６と、塩基性を高める成分１７と、酸素吸蔵材１８とが含有され、第２の触媒層１４には、少なくともアルミナ１９と、該アルミナ１９に担持される触媒金属２０とが含有される。
【００３７】
前記排気ガス浄化用触媒１１では、磁性材料１５としてγ−Ｆｅ２Ｏ３が用いられ、磁性材料１５に担持される触媒金属１６としてＰｔが用いられ、塩基性を高める成分１７としてＢａＣＯ３が用いられる。また、酸素吸蔵材１８としてＣｅＺｒ系複合酸化物が用いられ、アルミナ１９に担持される触媒金属２０としてＲｈが用いられる。
【００３８】
前記排気ガス浄化用触媒１１の調製に際しては、先ず酢酸バリウム水溶液と磁性材料γ−フェライトの粉末とを混合し、この混合溶液を、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、炭酸バリウムが磁性材料γ−フェライトに担持された炭酸バリウム担持γ−フェライト粒子が得られる。
【００３９】
次に、前記炭酸バリウム担持γ−フェライト粒子と、触媒金属Ｐｔを含む水溶液とを混合し、この混合溶液を、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、触媒金属Ｐｔと炭酸バリウムとが磁性材料γ−フェライトに担持されたＰｔ及び炭酸バリウム担持γ―フェライト粒子が得られる。
【００４０】
前記Ｐｔ及び炭酸バリウム担持γ―フェライト粒子に、アルミナと酸素吸蔵材とバインダーと水とを混合し、スラリーを調製する。このスラリーにハニカム担体１２を浸漬させ、前記ハニカム担体１２を引き上げて余分なスラリーをエアブローにより除去した後に、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、ハニカム担体１２上に第１のウォッシュコート層が形成される。
【００４１】
そして、触媒金属Ｒｈがアルミナに担持されたＲｈ担持アルミナと酸素吸蔵材とバインダーと水とを混合してスラリーを調製し、該スラリーに前記第１のウォッシュコート層が形成されたハニカム担体１２を浸漬させ、前記ハニカム担体１２を引き上げて余分なスラリーをエアブローにより除去した後に、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、ハニカム担体１２上に形成された前記第１のウォッシュコート層の上に第２のウォッシュコート層が形成される。
【００４２】
前記第１のウォッシュコート層及び前記第２のウォッシュコート層が形成されたハニカム担体１２を酢酸バリウム水溶液に浸漬して、前記第１のウォッシュコート層及び／又は前記第２のウォッシュコート層に酢酸バリウムを含浸させた後に、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、第１の触媒層１３と第２の触媒層１４とがハニカム担体１２上に形成された排気ガス浄化用触媒１１が得られる。
【００４３】
排気ガス浄化用触媒１１では、前述した排気ガス浄化用触媒２と同様に、ＳＯｘ成分を捕捉させることができるとともに、磁性材料がＳＯｘ成分によって腐食され触媒層が剥離することを抑制することができる。排気ガス浄化用触媒１１では、ハニカム担体側の層１３に磁性材料１５が含有されていることにより、磁性材料がＳＯｘ成分によって腐食されることをより有効に抑制することができる。
【００４４】
また、磁性材料１５の粒子表面に担持された前記塩基性を高める成分１７は、ＳＯｘ成分に加えて排気ガスＧ中に含まれるＮＯｘ成分も捕捉させることができ、リーン雰囲気時にＮＯｘ成分を吸蔵し、リッチ雰囲気時にＮＯｘ成分を放出させることができるので、リッチ雰囲気時に放出されるＮＯｘ成分は、排気ガス流路側の層１４に含有された触媒金属Ｒｈにより還元し浄化させることができる。
【００４５】
なお、排気ガス流路側の層１４に塩基性を高める成分１７が含有されている場合には、排気ガス流路側の層においてもＳＯｘ成分及びＮＯｘ成分を捕捉させることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００４６】
また、排気ガス浄化用触媒装置１の外周には永久磁石３０が配設されているので、ハニカム担体３上に形成された触媒層４に含有される磁性材料５の磁力の劣化を抑制することができ、排気ガス浄化用触媒の浄化性能を確保することができる。
【００４７】
本実施形態では、塩基性を高める金属成分としてバリウムが用いられるが、前記塩基性を高める金属成分として、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属から選ばれる少なくとも１種の金属成分を用いることができる。なお、前記塩基性を高める金属成分として、例えばＮａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓなどのアルカリ金属、例えばＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ土類金属、例えばＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄなどの希土類金属が好適に適用可能である。なお、前記塩基性を高める金属成分として希土類金属を選定する場合には、酸化物として含有させればよい。
【００４８】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒装置を概略的に示す概略説明図である。なお、以下の説明において、第１の実施形態と同様の構成を備え、同様の作用をなすものについては、同一符号を付し、それ以上の説明は省略する。
【００４９】
図４に示すように、排気ガス浄化用触媒装置４０は、第１の実施形態と同様に、排気ガス浄化用触媒２とインターラムマット２５とを備えているが、排気ガス浄化用触媒２の外周には、具体的にはインターラムマット２５の外周にはキャニングケース２６を介して、永久磁石３０に代え磁場発生装置５０が配設されている。
【００５０】
磁場発生装置５０は、略断面コ字状に形成され排気ガス浄化用触媒に含有された磁性材料に磁力を与える鉄心５１と、該鉄心５１に巻き付けられたコイル５２を含む励磁回路５３と、該励磁回路５３に電流を供給する電源５４とを備えている。磁場発生装置５０では、電源５４からコイル５２に電流が流れることにより、鉄心５１が磁化され該鉄心５１の端部に磁極５５ａ、５５ｂが形成され、前記磁性材料に磁力が与えられる。
【００５１】
また、磁場発生装置５０とキャニングケース２６との間には、排気ガス浄化用触媒２を冷却する冷却管部４１が配設されている。冷却管部４１は、例えば空気や水などの冷却媒体を導入する導入部４２と、前記冷却媒体を排出する排出部４３と、前記導入部４２と前記排出部４３との間に設けられる空洞部４４とを備え、略円筒状の二重管構造にて形成されている。なお、キャニングケース２６自体が、前記冷却構造を有するようにしてもよい。
【００５２】
また、冷却管部４１は、非磁性材料から形成され、磁場発生装置５０によって形成される磁場に影響を与えないように構成されている。この冷却管部４１は、排気ガス浄化用触媒２が高温状態にある場合に、空洞部４４内に前記冷却媒体を流すことにより、排気ガス浄化用触媒２の過昇温を防止し、磁性材料１４の磁力の低下を抑制することができる。
【００５３】
このように、第２の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒においても、排気ガス浄化用触媒の外周に磁場発生装置５０が配設されているので、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第２の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒では、磁場発生装置５０により磁性材料の磁力の劣化をより有効に抑制することができ、排気ガス浄化用触媒の浄化性能をより有効に確保することができる。
【００５４】
本実施形態では、排気ガス浄化用触媒に含有された磁性材料に磁力を与えるために、排気ガス浄化用触媒の外周に、永久磁石又は磁力発生装置が配設されているが、その他の好適な着磁手段を用いて排気ガス浄化用触媒に磁場を作用させ、前記磁性材料に磁力を与えるようにしてもよい。
【００５５】
以上のように、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、排気ガスの浄化性能を向上させるとともに触媒層が剥離することを抑制することができる排気ガス浄化用触媒であり、例えば自動車等の車両の排気系に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒装置を概略的に示す概略説明図である。
【図２】ハニカム担体上に形成される１層からなる触媒層を示す断面説明図である
【図３】ハニカム担体上に形成される２層からなる触媒層を示す断面説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒装置を概略的に示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
２、１１ 排気ガス浄化用触媒
３、１２ ハニカム担体
４、１３、１４ 触媒層
５、１５ 磁性材料
６、１０、１６ 触媒金属
８、１７ 塩基性を高める成分
３０ 永久磁石
５０ 磁場発生装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスを浄化する排気ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車等の車両においては、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の大気汚染物質を含んだ排気ガスを浄化するために、排気ガス浄化用触媒がエンジンの排気系に備えられている。そして、かかる排気ガス浄化用触媒を用いて、ＨＣ及びＣＯが酸化されて浄化され、ＮＯｘが還元されて浄化される。
【０００３】
従来、このような排気ガス浄化用触媒として、例えば高比表面積を有するアルミナや酸素吸蔵放出能を有するＣｅＺｒ系複合酸化物などの酸化物担体表面に、例えばＰｔなどの触媒金属を高分散状態で担持させた排気ガス浄化用触媒が用いられ、排気ガスの浄化が行われている。
【０００４】
しかし、前記排気ガス浄化用触媒においては、高温の排気ガスに曝されることにより触媒金属が次第に凝集しシンタリングすることが問題となっている。触媒金属がシンタリングすると、触媒金属の比表面積が低下し触媒金属が失活することにより、排気ガスの浄化性能の低下を招くこととなる。
【０００５】
これに対し、排気ガス浄化用触媒に磁性材料を含有させ触媒金属のシンタリングを抑制することが知られており、例えば特許文献１には、触媒金属粒子に作用する磁力を発生させる強磁性粒子を含む排気ガス浄化用触媒を備えるとともに該排気ガス浄化用触媒の外周に永久磁石帯を備えた排気ガス浄化装置が開示されている。また、例えば特許文献２には、排気ガス浄化用触媒の周辺に磁場を存在させた内燃機関の排ガス浄化装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００６ー２９１３８号公報
【特許文献２】特開２００３ー３０１７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば自動車等の車両においては、燃料や潤滑油に微量ながら含まれる硫黄（Ｓ）成分が、燃焼によって酸化され硫黄酸化物（ＳＯｘ）として排気ガス中に含まれている。磁性材料と触媒金属とが含有された排気ガス浄化用触媒において、磁性材料として酸化鉄が使用される場合には、排気ガス中に含まれるＳＯｘ成分が、排気ガス中に含まれる水分とともに前記酸化鉄に接触すると、該酸化鉄は、ＳＯｘ成分によって腐食され硫化鉄系化合物に変化させられる。
【０００７】
このように、排気ガス浄化用触媒に含有された磁性材料が腐食されると、磁性材料粒子の体積膨張や強度低下を引き起こし、触媒層自体の強度が低下し触媒層が剥離する畏れがある。また、排気ガス浄化用触媒においては、磁性材料が腐食されると磁性材料の磁力が弱められて触媒金属のシンタリング抑制効果が低減され、排気ガス浄化性能の低下を引き起こすこととなる。
【０００８】
そこで、この発明は、前記技術的課題に鑑みてなされたものであり、磁性材料と触媒金属とが含有された排気ガス浄化用触媒において、排気ガスの浄化性能を向上させるとともに触媒層が剥離することを抑制することができる排気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】
【０００９】
このため、本願の請求項１に係る排気ガス浄化用触媒は、ハニカム担体の外周に永久磁石又は磁場発生装置が配設されるとともに、前記ハニカム担体上に形成された触媒層に遷移金属成分を含む磁性材料と触媒金属とが含有されてなる排気ガス浄化用触媒であって、前記触媒層に、塩基性を高める成分が更に含有され、前記塩基性を高める成分の少なくとも一部は、前記磁性材料の粒子表面に担持されていることを特徴としたものである。
【００１０】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記触媒層が、複数の層からなり、前記複数の層のうち前記ハニカム担体側の層に前記磁性材料が含有され、前記複数の層のうち前記ハニカム担体側の層より上側に形成された排気ガス流路側の層に前記触媒金属としてＲｈが含有されていることを特徴としたものである。
【００１１】
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記塩基性を高める成分が、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属から選ばれる少なくとも１種の成分を含む化合物であることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本願の請求項１に係る排気ガス浄化用触媒によれば、触媒層に塩基性を高める成分が含有されていることにより、塩基性を高める成分が排気ガス中に含まれるＳＯｘ成分と反応して化合物を形成し、ＳＯｘ成分を捕捉させることができ、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。前記排気ガス浄化用触媒では、前記塩基性を高める成分の少なくとも一部は、磁性材料の粒子表面に担持されていることにより、ＳＯｘ成分が磁性材料と反応することを抑制するとともにＳＯｘ成分が磁性材料と接触する機会を低減することができ、磁性材料がＳＯｘ成分によって腐食され触媒層が剥離することを抑制することができる。さらに、前記塩基性を高める成分の少なくとも一部が触媒金属とともに磁性材料の粒子表面に担持されれば、塩基性を高める成分は、触媒金属が磁性材料の粒子表面を移動するのを抑制する立体障壁として機能することとなり、触媒金属のシンタリング抑制効果が高まる。
【００１３】
また、本願の請求項２に係る排気ガス浄化用触媒によれば、ハニカム担体側の層に磁性材料が含有されていることにより、磁性材料がＳＯｘ成分によって腐食されることをより有効に抑制することができる。前記排気ガス浄化用触媒では、磁性材料の粒子表面に担持された前記塩基性を高める成分は、ＳＯｘ成分に加えて排気ガス中に含まれるＮＯｘ成分も捕捉させることができ、リーン雰囲気時にＮＯｘ成分を吸蔵し、リッチ雰囲気時にＮＯｘ成分を放出させることができる。リッチ雰囲気時に放出されるＮＯｘ成分は、排気ガス流路側の層に含有された触媒金属Ｒｈにより還元し浄化させることができる。
【００１４】
更に、本願の請求項３の発明によれば、前記塩基性を高める成分が、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属から選ばれる少なくとも１種の成分を含む化合物であることにより、前記効果を有効に実現し得る塩基性を高める成分を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒装置を概略的に示す概略説明図である。図１に示すように、例えば自動車等の車両の排気系には、矢印の方向（図１において右方向）へ流れる排気ガスＧを浄化するための排気ガス浄化用触媒装置１が配設される。
【００１６】
排気ガス浄化用触媒装置１は、排気ガスＧを浄化する触媒層がハニカム担体に形成された排気ガス浄化用触媒２と、該排気ガス浄化用触媒２の外周を覆うインターラムマット２５と備えており、前記排気ガス浄化用触媒２の外周には、具体的にはインターラムマット２５の外周には非磁性耐熱合金製キャニングケース２６を介して永久磁石３０が配設されている。
【００１７】
インターラムマット２５は、例えばセラミックファイバ等から成形されており、排気ガス浄化用触媒２を保温、及び保持・固定するとともに排気ガスＧからの熱が永久磁石３０に伝熱されることを抑制するように、排気ガス浄化用触媒２の外周に、具体的にはハニカム担体の外周に巻かれている。また、インターラムマット２５は、前記ハニカム担体を排気ガス浄化用触媒装置１内に保持している。
【００１８】
インターラムマット２５の外周に配設される永久磁石３０としては、例えばＦｅ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ磁石、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ磁石又はＣｕ−Ｎｉ−Ｃｏ磁石等の鋳造磁石、例えばＢａフェライト磁石又はＳｒフェライト磁石等のフェライト磁石、例えばＳｍ−Ｃｏ磁石又はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石等の希土類磁石等を使用することができる。この永久磁石３０は、前記ハニカム担体の外周全体にわたって設けてもよく、あるいは前記ハニカム担体の外周の一部に設けるようにしてもよい。
【００１９】
図２は、ハニカム担体上に形成される１層からなる触媒層を示す断面説明図である。図２に示すように、本実施形態に係る排気ガス浄化用触媒２は、例えばコージェライトなどから成形されるハニカム担体３上に触媒層４が形成される。触媒層４には、遷移金属成分を含む磁性材料と触媒金属と塩基性を高める成分とが含有され、磁性材料５としてγ−フェライト（γ−Ｆｅ２Ｏ３）、触媒金属６としてＰｔ、塩基性を高める成分８としてＢａＣＯ３が用いられる。前記塩基性を高める成分は、塩基性を高める金属成分を含む化合物として含有され、本実施形態では金属成分Ｂａを含む化合物として炭酸バリウムが触媒層４に含有される。また、触媒層４には、アルミナやＣｅＺｒ系複合酸化物などの酸素吸蔵材が含有される。
【００２０】
前記排気ガス浄化用触媒２の調製に際しては、先ず酢酸バリウム水溶液と磁性材料γ−フェライトの粉末とを混合し、この混合溶液を、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、炭酸バリウムが磁性材料γ−フェライトに担持された炭酸バリウム担持γ−フェライト粒子が得られる。
【００２１】
次に、前記炭酸バリウム担持γ−フェライト粒子と、触媒金属Ｐｔを含む水溶液とを混合し、この混合溶液を、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、触媒金属Ｐｔと炭酸バリウムが磁性材料γ−フェライトの粒子表面に担持されたＰｔ及び炭酸バリウム担持γ―フェライト粒子が得られる。
【００２２】
前記Ｐｔ及び炭酸バリウム担持γ―フェライト粒子に、触媒金属Ｒｈがアルミナに担持されたＲｈ担持アルミナと酸素吸蔵材とバインダーと水とを混合し、スラリーを調製する。このスラリーにハニカム担体３を浸漬させ、前記ハニカム担体３を引き上げて余分なスラリーをエアブローにより除去した後に、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、ハニカム担体３上にウォッシュコート層が形成される。
【００２３】
そして、前記ウォッシュコート層が形成されたハニカム担体３を酢酸バリウム水溶液に浸漬して、前記ウォッシュコート層に酢酸バリウムを含浸させた後に、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、少なくとも磁性材料５と触媒金属６、１０と塩基性を高める成分８とが含有された触媒層４がハニカム担体３上に形成されてなる排気ガス浄化用触媒２が得られる。
【００２４】
このようにして得られた排気ガス浄化用触媒２の外周に、具体的にはハニカム担体３の外周にインターラムマット２５を巻き、これをキャニングケース２６内に収納し、その外周に永久磁石３０が配設される。なお、排気ガス浄化用触媒２について、触媒層４に触媒金属と磁性材料と塩基性を高める成分とを含有させる方法は前述した方法に限定されるものではない。
【００２５】
前述したように、排気ガス浄化用触媒２は、ハニカム担体３に触媒層４が形成され、該触媒層４には、磁性材料５と、磁性材料５に担持される触媒金属６と、塩基性を高める成分８と、アルミナ９と、アルミナ９に担持される触媒金属１０と、酸素吸蔵材７とが含有されている。
【００２６】
排気ガス浄化用触媒２では、排気ガスＧ中に含まれるＳＯｘ成分が、触媒層４に含有された炭酸バリウムと反応して硫酸バリウムを形成し、ＳＯｘ成分を捕捉させることができ、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。前記塩基性を高める成分の少なくとも一部は、磁性材料の粒子表面に担持されていることにより、ＳＯｘ成分が磁性材料と反応することを抑制するとともにＳＯｘ成分が磁性材料と接触する機会を低減することができ、磁性材料がＳＯｘ成分によって腐食され触媒層が剥離することを抑制することができる。さらに、前記塩基性を高める成分の少なくとも一部が触媒金属とともに磁性材料の粒子表面に担持されれば、塩基性を高める成分は、触媒金属が磁性材料の粒子表面を移動するのを抑制する立体障壁として機能することとなり、触媒金属のシンタリング抑制効果が高まる。
【００２７】
このように、排気ガス浄化用触媒２では、リーン雰囲気時にＳＯｘ成分を捕捉させ、炭酸バリウムが硫酸バリウムになる一方、リッチ雰囲気時にＳＯｘ成分を放出して硫酸バリウムが炭酸バリウムに戻ることにより、塩基性を高める成分として含有された炭酸バリウムを再利用することができる。
【００２８】
また、前記排気ガス浄化用触媒２では、磁性材料の粒子表面に担持された炭酸バリウムは、ＳＯｘ成分に加えて排気ガス中に含まれるＮＯｘ成分も捕捉させることができ、リーン雰囲気時にＮＯｘ成分を吸蔵し、リッチ雰囲気時にＮＯｘ成分を放出させることができる。リッチ雰囲気時に放出されるＮＯｘ成分は、アルミナ上に担持された触媒金属Ｒｈにより還元し浄化させることができる。
【００２９】
なお、排気ガス浄化用触媒２では、好ましくは、触媒金属は、例えば０．１〜２０ｇ／Ｌ程度の範囲で含有され、磁性材料は、例えば１０〜８０ｇ／Ｌ程度の範囲で含有され、塩基性を高める金属成分は、例えば１０〜８０ｇ／Ｌ程度の範囲で含有される。また、排気ガス浄化用触媒２では、好ましくは、アルミナは、例えば２０〜２００ｇ／Ｌ程度の範囲で含有され、酸素吸蔵材は、例えば２０〜２００ｇ／Ｌ程度の範囲で含有される。
【００３０】
また、磁性材料に担持される塩基性を高める金属成分の質量に対する磁性材料の質量の割合は、５／１〜５０／１の範囲であることが好ましい。ここで、前記質量の割合を５／１〜５０／１の範囲としたのは、前記質量の割合が５／１より小さい場合には、塩基性が高まりすぎて触媒金属の活性が損なわれる、あるいは触媒金属を磁性材料に吸引させる吸引力が弱くなるからであり、一方、前記質量の割合が５０／１より大きい場合には、磁性材料が腐食されることを抑制する効果が弱くなるからである。
【００３１】
本実施形態では、磁性材料に担持される触媒金属としてＰｔを用いているが、Ｐｄ、Ｒｈなどの触媒金属を用いてもよい。なお、排気ガス中のＮＯｘ成分を酸化状態で吸着させるためには、触媒金属としてＰｔ又はＰｄを用いることが好ましい。また、磁性材料としては、フェライト系材料、具体的にはγ−フェライト（γ−Ｆｅ２Ｏ３）が好ましいが、その他の好適な遷移金属成分を含む磁性材料を用いることも可能である。
【００３２】
アルミナとしては、比較的比表面積が大きいγ−アルミナを用いることが好ましく、酸素吸蔵材としては、ＣｅＺｒ系複合酸化物を用いることが好ましいが、その他の好適な酸素吸蔵材を用いてもよい。なお、触媒金属としてＲｈを用いる場合には、該Ｒｈをアルミナや酸素吸蔵材に担持させることが好ましい。
【００３３】
前記塩基性を高める成分としては、好ましくは、例えば酢酸バリウムを原料として得られる炭酸化合物が用いられ、触媒層に含浸される塩基性を高める金属成分の質量（磁性材料に担持される塩基性を高める金属成分の質量を除く）に対する磁性材料に担持される塩基性を高める金属成分の質量の割合は、１／２〜２／１の範囲で設定される。
【００３４】
ここで、前記質量の割合を１／２〜２／１の範囲としたのは、前記質量の割合が１／２より小さい場合には、磁性材料の表面では前記塩基性を高める成分が少なく磁性材料がＳＯｘ成分によって腐食されやすくなるからであり、一方、前記質量の割合が２／１より大きい場合には、前記塩基性を高める成分が磁性材料の表面を覆ってしまいＮＯ成分を酸化させてＮＯ２として吸着させる能力が落ちるからである。
【００３５】
また、本実施形態では、前記ハニカム担体上に形成される別の触媒層として、２層、すなわち、ハニカム担体上に形成される触媒層（第１の触媒層）と、該ハニカム担体上に形成される前記第１の触媒層の上に形成される触媒層（第２の触媒層）とからなる触媒層が用いられる。図３は、ハニカム担体上に形成される２層からなる触媒層を示す断面説明図である。
【００３６】
前述したように、本実施形態に係る排気ガス浄化用触媒１１は、例えばコージェライトなどから成形されるハニカム担体１２上に、該ハニカム担体１２側の第１の触媒層１３と排気ガスＧが流れる排気ガス流路側の触媒層１４とが形成され、第１の触媒層１３には、遷移金属成分を含む磁性材料１５と、該磁性材料１５に担持される触媒金属１６と、塩基性を高める成分１７と、酸素吸蔵材１８とが含有され、第２の触媒層１４には、少なくともアルミナ１９と、該アルミナ１９に担持される触媒金属２０とが含有される。
【００３７】
前記排気ガス浄化用触媒１１では、磁性材料１５としてγ−Ｆｅ２Ｏ３が用いられ、磁性材料１５に担持される触媒金属１６としてＰｔが用いられ、塩基性を高める成分１７としてＢａＣＯ３が用いられる。また、酸素吸蔵材１８としてＣｅＺｒ系複合酸化物が用いられ、アルミナ１９に担持される触媒金属２０としてＲｈが用いられる。
【００３８】
前記排気ガス浄化用触媒１１の調製に際しては、先ず酢酸バリウム水溶液と磁性材料γ−フェライトの粉末とを混合し、この混合溶液を、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、炭酸バリウムが磁性材料γ−フェライトに担持された炭酸バリウム担持γ−フェライト粒子が得られる。
【００３９】
次に、前記炭酸バリウム担持γ−フェライト粒子と、触媒金属Ｐｔを含む水溶液とを混合し、この混合溶液を、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、触媒金属Ｐｔと炭酸バリウムとが磁性材料γ−フェライトに担持されたＰｔ及び炭酸バリウム担持γ―フェライト粒子が得られる。
【００４０】
前記Ｐｔ及び炭酸バリウム担持γ―フェライト粒子に、アルミナと酸素吸蔵材とバインダーと水とを混合し、スラリーを調製する。このスラリーにハニカム担体１２を浸漬させ、前記ハニカム担体１２を引き上げて余分なスラリーをエアブローにより除去した後に、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、ハニカム担体１２上に第１のウォッシュコート層が形成される。
【００４１】
そして、触媒金属Ｒｈがアルミナに担持されたＲｈ担持アルミナと酸素吸蔵材とバインダーと水とを混合してスラリーを調製し、該スラリーに前記第１のウォッシュコート層が形成されたハニカム担体１２を浸漬させ、前記ハニカム担体１２を引き上げて余分なスラリーをエアブローにより除去した後に、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、ハニカム担体１２上に形成された前記第１のウォッシュコート層の上に第２のウォッシュコート層が形成される。
【００４２】
前記第１のウォッシュコート層及び前記第２のウォッシュコート層が形成されたハニカム担体１２を酢酸バリウム水溶液に浸漬して、前記第１のウォッシュコート層及び／又は前記第２のウォッシュコート層に酢酸バリウムを含浸させた後に、例えば２５０℃〜４００℃等の温度に加熱して乾燥させ、該乾燥後に、例えば５００℃の温度に２時間保持する焼成を行うことにより、第１の触媒層１３と第２の触媒層１４とがハニカム担体１２上に形成された排気ガス浄化用触媒１１が得られる。
【００４３】
排気ガス浄化用触媒１１では、前述した排気ガス浄化用触媒２と同様に、ＳＯｘ成分を捕捉させることができるとともに、磁性材料がＳＯｘ成分によって腐食され触媒層が剥離することを抑制することができる。排気ガス浄化用触媒１１では、ハニカム担体側の層１３に磁性材料１５が含有されていることにより、磁性材料がＳＯｘ成分によって腐食されることをより有効に抑制することができる。
【００４４】
また、磁性材料１５の粒子表面に担持された前記塩基性を高める成分１７は、ＳＯｘ成分に加えて排気ガスＧ中に含まれるＮＯｘ成分も捕捉させることができ、リーン雰囲気時にＮＯｘ成分を吸蔵し、リッチ雰囲気時にＮＯｘ成分を放出させることができるので、リッチ雰囲気時に放出されるＮＯｘ成分は、排気ガス流路側の層１４に含有された触媒金属Ｒｈにより還元し浄化させることができる。
【００４５】
なお、排気ガス流路側の層１４に塩基性を高める成分１７が含有されている場合には、排気ガス流路側の層においてもＳＯｘ成分及びＮＯｘ成分を捕捉させることができ、前記効果をより有効に奏することができる。
【００４６】
また、排気ガス浄化用触媒装置１の外周には永久磁石３０が配設されているので、ハニカム担体３上に形成された触媒層４に含有される磁性材料５の磁力の劣化を抑制することができ、排気ガス浄化用触媒の浄化性能を確保することができる。
【００４７】
本実施形態では、塩基性を高める金属成分としてバリウムが用いられるが、前記塩基性を高める金属成分として、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属から選ばれる少なくとも１種の金属成分を用いることができる。なお、前記塩基性を高める金属成分として、例えばＮａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓなどのアルカリ金属、例えばＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ土類金属、例えばＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄなどの希土類金属が好適に適用可能である。なお、前記塩基性を高める金属成分として希土類金属を選定する場合には、酸化物として含有させればよい。
【００４８】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒装置を概略的に示す概略説明図である。なお、以下の説明において、第１の実施形態と同様の構成を備え、同様の作用をなすものについては、同一符号を付し、それ以上の説明は省略する。
【００４９】
図４に示すように、排気ガス浄化用触媒装置４０は、第１の実施形態と同様に、排気ガス浄化用触媒２とインターラムマット２５とを備えているが、排気ガス浄化用触媒２の外周には、具体的にはインターラムマット２５の外周にはキャニングケース２６を介して、永久磁石３０に代え磁場発生装置５０が配設されている。
【００５０】
磁場発生装置５０は、略断面コ字状に形成され排気ガス浄化用触媒に含有された磁性材料に磁力を与える鉄心５１と、該鉄心５１に巻き付けられたコイル５２を含む励磁回路５３と、該励磁回路５３に電流を供給する電源５４とを備えている。磁場発生装置５０では、電源５４からコイル５２に電流が流れることにより、鉄心５１が磁化され該鉄心５１の端部に磁極５５ａ、５５ｂが形成され、前記磁性材料に磁力が与えられる。
【００５１】
また、磁場発生装置５０とキャニングケース２６との間には、排気ガス浄化用触媒２を冷却する冷却管部４１が配設されている。冷却管部４１は、例えば空気や水などの冷却媒体を導入する導入部４２と、前記冷却媒体を排出する排出部４３と、前記導入部４２と前記排出部４３との間に設けられる空洞部４４とを備え、略円筒状の二重管構造にて形成されている。なお、キャニングケース２６自体が、前記冷却構造を有するようにしてもよい。
【００５２】
また、冷却管部４１は、非磁性材料から形成され、磁場発生装置５０によって形成される磁場に影響を与えないように構成されている。この冷却管部４１は、排気ガス浄化用触媒２が高温状態にある場合に、空洞部４４内に前記冷却媒体を流すことにより、排気ガス浄化用触媒２の過昇温を防止し、磁性材料１４の磁力の低下を抑制することができる。
【００５３】
このように、第２の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒においても、排気ガス浄化用触媒の外周に磁場発生装置５０が配設されているので、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、第２の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒では、磁場発生装置５０により磁性材料の磁力の劣化をより有効に抑制することができ、排気ガス浄化用触媒の浄化性能をより有効に確保することができる。
【００５４】
本実施形態では、排気ガス浄化用触媒に含有された磁性材料に磁力を与えるために、排気ガス浄化用触媒の外周に、永久磁石又は磁力発生装置が配設されているが、その他の好適な着磁手段を用いて排気ガス浄化用触媒に磁場を作用させ、前記磁性材料に磁力を与えるようにしてもよい。
【００５５】
以上のように、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、排気ガスの浄化性能を向上させるとともに触媒層が剥離することを抑制することができる排気ガス浄化用触媒であり、例えば自動車等の車両の排気系に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒装置を概略的に示す概略説明図である。
【図２】ハニカム担体上に形成される１層からなる触媒層を示す断面説明図である
【図３】ハニカム担体上に形成される２層からなる触媒層を示す断面説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る排気ガス浄化用触媒装置を概略的に示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
２、１１ 排気ガス浄化用触媒
３、１２ ハニカム担体
４、１３、１４ 触媒層
５、１５ 磁性材料
６、１０、１６ 触媒金属
８、１７ 塩基性を高める成分
３０ 永久磁石
５０ 磁場発生装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム担体の外周に永久磁石又は磁場発生装置が配設されるとともに、前記ハニカム担体上に形成された触媒層に遷移金属成分を含む磁性材料と触媒金属とが含有されてなる排気ガス浄化用触媒であって、
前記触媒層に、塩基性を高める成分が更に含有され、
前記塩基性を高める成分の少なくとも一部は、前記磁性材料の粒子表面に担持されている、
ことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【請求項２】
請求項１に記載の排気ガス浄化用触媒において、
前記触媒層が、複数の層からなり、
前記複数の層のうち前記ハニカム担体側の層に前記磁性材料が含有され、
前記複数の層のうち前記ハニカム担体側の層より上側に形成された排気ガス流路側の層に前記触媒金属としてＲｈが含有されている、
ことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の排気ガス浄化用触媒において、
前記塩基性を高める成分が、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属から選ばれる少なくとも１種の成分を含む化合物である、
ことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【請求項１】
ハニカム担体の外周に永久磁石又は磁場発生装置が配設されるとともに、前記ハニカム担体上に形成された触媒層に遷移金属成分を含む磁性材料と触媒金属とが含有されてなる排気ガス浄化用触媒であって、
前記触媒層に、塩基性を高める成分が更に含有され、
前記塩基性を高める成分の少なくとも一部は、前記磁性材料の粒子表面に担持されている、
ことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【請求項２】
請求項１に記載の排気ガス浄化用触媒において、
前記触媒層が、複数の層からなり、
前記複数の層のうち前記ハニカム担体側の層に前記磁性材料が含有され、
前記複数の層のうち前記ハニカム担体側の層より上側に形成された排気ガス流路側の層に前記触媒金属としてＲｈが含有されている、
ことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の排気ガス浄化用触媒において、
前記塩基性を高める成分が、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属から選ばれる少なくとも１種の成分を含む化合物である、
ことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２３４２９（Ｐ２００８−２３４２９Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９６９８７（Ｐ２００６−１９６９８７）
【出願日】平成１８年７月１９日（２００６．７．１９）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１９日（２００６．７．１９）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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