JPH08215569A - Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification device equipped with exhaust gas purification catalyst - Google Patents
Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification device equipped with exhaust gas purification catalystInfo
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- JPH08215569A JPH08215569A JP7023168A JP2316895A JPH08215569A JP H08215569 A JPH08215569 A JP H08215569A JP 7023168 A JP7023168 A JP 7023168A JP 2316895 A JP2316895 A JP 2316895A JP H08215569 A JPH08215569 A JP H08215569A
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
- F01N2570/16—Oxygen
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】セリウムの酸素ストレージ能の変動を抑えるこ
とにより、高浄化率を達成することのできる三元触媒及
びこの三元触媒を備えた排気ガス浄化装置を提供する。
【構成・作用】三元触媒の触媒担持層が金属アルコキシ
ドから調製されたセリウム−ジルコニウム複合酸化物を
有する。これにより、使用初期から高温度での耐久後ま
でCe−Zr複合酸化物が従来よりも高い酸素ストレー
ジ能を維持する。また、セリウム酸化物が予め700℃
以上で熱処理されている。これにより、セリウム酸化物
の酸素ストレージ能の特性変化が少なく、酸素ストレー
ジ能を適正に維持する。(57) [Abstract] [Purpose] To provide a three-way catalyst that can achieve a high purification rate by suppressing fluctuations in the oxygen storage capacity of cerium, and an exhaust gas purification device equipped with this three-way catalyst. [Structure / Function] The catalyst supporting layer of the three-way catalyst has a cerium-zirconium composite oxide prepared from a metal alkoxide. As a result, the Ce-Zr composite oxide maintains a higher oxygen storage capacity than before from the beginning of use to the endurance at high temperature. Also, cerium oxide is 700 ° C in advance.
The heat treatment has been completed. As a result, there is little change in the oxygen storage capacity of the cerium oxide, and the oxygen storage capacity is properly maintained.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス浄化用触媒
と、排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置とに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst and an exhaust gas purifying apparatus equipped with the exhaust gas purifying catalyst.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、内燃機関の排気系に設けられる排
気ガス浄化用触媒と空燃比制御装置とを備えた排気ガス
浄化装置が知られている。排気ガス浄化用触媒(三元触
媒)は、例えばコージェライト等の耐熱性セラミックス
からなる担体基材と、この担体基材上に形成された活性
アルミナ等からなる触媒担持層と、この触媒担持層に担
持されたPt等の触媒金属と、からなる。この三元触媒
は、内燃機関の排気ガス中の炭化水素(HC)、一酸化
炭素(CO)及び窒素酸化物(NOx )を浄化すべく、
触媒担持層に主要な成分として、セリウム(Ce)酸化
物が添加されている。このセリウム酸化物は、下式によ
り、特に酸化雰囲気下では酸素を貯蔵し、還元雰囲気下
では酸素を放出する酸素ストレージ能をもつ。例えば、
特公昭58−20307号にはセリウムを利用した技術
が開示されている。2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an exhaust gas purification device provided with an exhaust gas purification catalyst and an air-fuel ratio control device which are provided in an exhaust system of an internal combustion engine. The exhaust gas purifying catalyst (three-way catalyst) is, for example, a carrier base material made of heat-resistant ceramics such as cordierite, a catalyst supporting layer made of activated alumina or the like formed on the carrier base material, and the catalyst supporting layer. And a catalytic metal such as Pt supported on the substrate. This three-way catalyst purifies hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NO x ) in the exhaust gas of an internal combustion engine,
Cerium (Ce) oxide is added as a main component to the catalyst supporting layer. This cerium oxide has an oxygen storage capacity of storing oxygen in an oxidizing atmosphere and releasing oxygen in a reducing atmosphere according to the following formula. For example,
Japanese Patent Publication No. 58-20307 discloses a technique using cerium.
【0003】[0003]
【化1】 Embedded image
【0004】また、触媒金属とセリウム酸化物とを含む
三元触媒は、800℃以上の高温下で使用されると、セ
リウム酸化物の結晶成長により、酸素ストレージ能が低
下しやすいと言われている。このため、セリウム酸化物
の結晶成長を抑制して高い酸素ストレージ能を維持する
ため、セリウム酸化物以外にジルコニウム(Zr)酸化
物をも添加する手段も開発されている(特開昭63−1
16741号公報、特開平3−131343号公報)。
例えば、特開昭63−116741号公報では、セリウ
ム酸化物とジルコニウム酸化物とを少なくとも一部で複
合酸化物又は固溶体(セリウム−ジルコニウム複合酸化
物(Ce−Zr複合酸化物))としている。Further, it is said that a three-way catalyst containing a catalytic metal and a cerium oxide, when used at a high temperature of 800 ° C. or higher, tends to have a reduced oxygen storage capacity due to crystal growth of the cerium oxide. There is. Therefore, in order to suppress the crystal growth of cerium oxide and maintain a high oxygen storage capacity, means for adding zirconium (Zr) oxide in addition to cerium oxide has also been developed (JP-A-63-1).
16741, JP-A-3-131343).
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 63-116741, at least a part of a cerium oxide and a zirconium oxide is a composite oxide or a solid solution (cerium-zirconium composite oxide (Ce-Zr composite oxide)).
【0005】一方、空燃比制御装置では、特開昭61−
237858号公報記載のように、三元触媒の上流側に
上流酸素センサが設けられ、三元触媒の下流側に下流酸
素センサが設けられ、これら上流酸素センサと下流酸素
センサとは制御回路を介して空燃比調整手段と接続され
ている。上流酸素センサは、三元触媒の上流側において
空燃比(A/F)のリッチ又はリーンを検出し、その出
力信号を制御回路に出力する。また、下流酸素センサ
は、三元触媒の下流側において浄化後の排気ガスの酸素
濃度を検出し、その出力信号を制御回路に出力する。こ
のため、空燃比調整手段は、上流酸素センサの出力に応
じて内燃機関の空燃比を理論空燃比(ストイキ)近傍に
調整するとともに、下流酸素センサの出力に応じて上流
酸素センサの特性変化(リッチずれ又はリーンずれ)を
検出し、上流酸素センサの劣化補正を行う。On the other hand, in the air-fuel ratio control device, Japanese Patent Laid-Open No. 61-
As described in Japanese Patent No. 237858, an upstream oxygen sensor is provided on the upstream side of the three-way catalyst, and a downstream oxygen sensor is provided on the downstream side of the three-way catalyst. These upstream oxygen sensor and downstream oxygen sensor are connected via a control circuit. Is connected to the air-fuel ratio adjusting means. The upstream oxygen sensor detects a rich or lean air-fuel ratio (A / F) on the upstream side of the three-way catalyst, and outputs its output signal to the control circuit. Further, the downstream oxygen sensor detects the oxygen concentration of the exhaust gas after purification on the downstream side of the three-way catalyst and outputs its output signal to the control circuit. Therefore, the air-fuel ratio adjusting means adjusts the air-fuel ratio of the internal combustion engine to near the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) according to the output of the upstream oxygen sensor, and changes the characteristics of the upstream oxygen sensor according to the output of the downstream oxygen sensor ( A rich shift or a lean shift is detected, and the upstream oxygen sensor is corrected for deterioration.
【0006】こうして、かかる空燃比制御装置が接続さ
れた排気ガス浄化装置では、精密なA/F制御の下、三
元触媒が有効に作用するようになされている。Thus, in the exhaust gas purifying device to which the air-fuel ratio control device is connected, the three-way catalyst effectively operates under the precise A / F control.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の三
元触媒及びこの三元触媒を備えた排気ガス浄化装置で
は、浄化率の点で未だ満足できないことが明らかとなっ
た。すなわち、上記従来の三元触媒では、セリウム酸化
物の耐久後における酸素ストレージ能が大きく低下す
る。セリウム酸化物が上記従来のCe−Zr複合酸化物
である場合も、このCe−Zr複合酸化物が硝酸塩から
調製されて一部でしか複合化又は固溶化していないた
め、耐久後における酸素ストレージ能が大きく低下す
る。つまり、従来の三元触媒では、使用初期において
は、セリウム酸化物の高い酸素ストレージ能により、内
燃機関の排気ガス中のHC、CO及びNOx の高い浄化
率を発揮できるものの、車両が数万km走行した後等で
は、セリウム酸化物の酸素ストレージ能が低下し、浄化
率も低いものとなってしまう。これは、高温度での耐久
後において、セリウム酸化物の結晶が肥大化し、表面積
が減少するからである。However, it has been clarified that the conventional three-way catalyst and the exhaust gas purification apparatus equipped with this three-way catalyst are still unsatisfactory in terms of purification rate. That is, in the above-mentioned conventional three-way catalyst, the oxygen storage capacity of the cerium oxide after the endurance is significantly reduced. Even when the cerium oxide is the above-mentioned conventional Ce-Zr composite oxide, since this Ce-Zr composite oxide is prepared from nitrate and is only partially compounded or solid-soluted, oxygen storage after endurance Noh is greatly reduced. In other words, in the conventional three-way catalyst, although the high oxygen storage capacity of cerium oxide can provide a high purification rate of HC, CO, and NO x in the exhaust gas of the internal combustion engine in the early stage of use, the vehicle has tens of thousands of times. After traveling for, for example, km, the oxygen storage capacity of cerium oxide decreases, and the purification rate also becomes low. This is because the cerium oxide crystals are enlarged and the surface area is reduced after the durability test at high temperature.
【0008】また、かかる三元触媒を備えた排気ガス浄
化装置では、使用初期の間は、三元触媒におけるセリウ
ム酸化物の酸素ストレージ能が高く、熱的に不安定であ
り、使用に従って、その酸素ストレージ能が低く、熱的
に安定化することから、安定後の酸素ストレージ能に合
わせて上流酸素センサの劣化補正を行うようになされて
いる。このため、使用初期において、例えば上流酸素セ
ンサがリッチずれを生じている場合、セリウム酸化物が
酸素を長い時間放出し続け、下流酸素センサが排気ガス
自体の酸素濃度を中々検出できないこととなる。すなわ
ち、この排気ガス浄化装置では、使用初期の間は、下流
酸素センサのリッチ及びリーンの検出が遅れ、これによ
り上流酸素センサの劣化補正が遅れてしまう。Further, in the exhaust gas purifying apparatus equipped with such a three-way catalyst, the oxygen storage capacity of the cerium oxide in the three-way catalyst is high during the initial period of use, and it is thermally unstable. Since the oxygen storage capacity is low and it is thermally stabilized, deterioration correction of the upstream oxygen sensor is performed according to the oxygen storage capacity after stabilization. For this reason, in the initial stage of use, for example, when the upstream oxygen sensor has a rich displacement, the cerium oxide continues to release oxygen for a long time, and the downstream oxygen sensor cannot detect the oxygen concentration of the exhaust gas itself. That is, in this exhaust gas purifying apparatus, the detection of richness and leanness of the downstream oxygen sensor is delayed during the initial period of use, which delays the deterioration correction of the upstream oxygen sensor.
【0009】このため、従来の三元触媒及びこの三元触
媒を備えた排気ガス浄化装置では、浄化率の点で未だ満
足できるものではない。本発明は、セリウムの酸素スト
レージ能の変動を抑えることにより、高浄化率を達成す
ることのできる三元触媒及びこの三元触媒を備えた排気
ガス浄化装置を提供することを目的とする。For this reason, the conventional three-way catalyst and the exhaust gas purification apparatus equipped with this three-way catalyst are still unsatisfactory in terms of purification rate. An object of the present invention is to provide a three-way catalyst that can achieve a high purification rate by suppressing fluctuations in the oxygen storage capacity of cerium, and an exhaust gas purification device equipped with this three-way catalyst.
【0010】[0010]
(1)請求項1の排気ガス浄化用触媒は、内燃機関の排
気系に設けられ、担体基材と、該担体基材上に形成され
た触媒担持層と、該触媒担持層に担持された触媒金属
と、からなる排気ガス浄化用触媒において、前記触媒担
持層は、金属アルコキシドから調製されたセリウム−ジ
ルコニウム複合酸化物を有することを特徴とする。(1) The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1 is provided in an exhaust system of an internal combustion engine, and is supported on a carrier base material, a catalyst carrying layer formed on the carrier base material, and the catalyst carrying layer. In an exhaust gas purifying catalyst including a catalytic metal, the catalyst supporting layer has a cerium-zirconium composite oxide prepared from a metal alkoxide.
【0011】(2)請求項2の排気ガス浄化用触媒を備
えた排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられ
る排気ガス浄化用触媒と空燃比制御装置とを備え、該空
燃比制御装置は、該排気ガス浄化用触媒の上流側に設け
られた上流酸素センサと、該排気ガス浄化用触媒の下流
側に設けられた下流酸素センサと、該上流酸素センサ及
び該下流酸素センサと制御回路を介して接続され、該上
流酸素センサの出力に応じて該内燃機関の空燃比を理論
空燃比近傍に調整し、該下流酸素センサの出力に応じて
該上流酸素センサの劣化補正を行う空燃比調整手段と、
からなる排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置
において、前記排気ガス浄化用触媒は、金属アルコキシ
ドから調製されたセリウム−ジルコニウム複合酸化物を
有することを特徴とする。(2) An exhaust gas purifying apparatus having an exhaust gas purifying catalyst according to claim 2 is provided with an exhaust gas purifying catalyst and an air-fuel ratio control device which are provided in an exhaust system of an internal combustion engine. The apparatus controls an upstream oxygen sensor provided upstream of the exhaust gas purification catalyst, a downstream oxygen sensor provided downstream of the exhaust gas purification catalyst, the upstream oxygen sensor and the downstream oxygen sensor. A circuit connected via a circuit that adjusts the air-fuel ratio of the internal combustion engine to near the stoichiometric air-fuel ratio in accordance with the output of the upstream oxygen sensor and corrects the deterioration of the upstream oxygen sensor in accordance with the output of the downstream oxygen sensor. Fuel ratio adjusting means,
In the exhaust gas purifying apparatus including the exhaust gas purifying catalyst, the exhaust gas purifying catalyst has a cerium-zirconium composite oxide prepared from a metal alkoxide.
【0012】請求項1、2において、金属アルコキシド
は、メトキシド、エトキシド、ブトキシド等いづれでも
よいが、溶媒であるアルコールに対する溶解度が高いも
のが好ましい。なお、金属アルコキシドの代わりにアセ
チルアセテート塩を用いることもできる。また、溶媒で
あるアルコールに関しても任意のものを使用できる。ま
た、請求項1、2の排気ガス浄化用触媒(三元触媒)
は、セリウム−ジルコニウム複合酸化物(Ce−Zr複
合酸化物)以外にネオジウム(Nd)酸化物及びプラセ
オジウム(Pr)酸化物の少なくとも1種が添加又は複
合化若しくは固溶化されていることが好ましい。こうし
た三元触媒は、より高い酸素ストレージ能を維持するこ
とができる。この場合、ネオジウム酸化物等も金属アル
コキシドから調製することもできる。In the first and second aspects, the metal alkoxide may be any of methoxide, ethoxide, butoxide, etc., but those having high solubility in alcohol as a solvent are preferable. In addition, an acetyl acetate salt may be used instead of the metal alkoxide. Any alcohol can be used as the solvent. Further, the exhaust gas purifying catalyst according to claim 1 or 2 (three-way catalyst)
It is preferable that at least one of neodymium (Nd) oxide and praseodymium (Pr) oxide is added to or complexed with or solid-soluted in addition to the cerium-zirconium complex oxide (Ce-Zr complex oxide). Such a three-way catalyst can maintain a higher oxygen storage capacity. In this case, neodymium oxide or the like can also be prepared from the metal alkoxide.
【0013】(3)請求項3の排気ガス浄化用触媒を備
えた排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられ
る排気ガス浄化用触媒と空燃比制御装置とを備え、該空
燃比制御装置は、該排気ガス浄化用触媒の上流側に設け
られた上流酸素センサと、該排気ガス浄化用触媒の下流
側に設けられた下流酸素センサと、該上流酸素センサ及
び該下流酸素センサと制御回路を介して接続され、該上
流酸素センサの出力に応じて該内燃機関の空燃比を理論
空燃比近傍に調整し、該下流酸素センサの出力に応じて
該上流酸素センサの劣化補正を行う空燃比調整手段と、
からなる排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置
において、前記排気ガス浄化用触媒は、予め700℃以
上で熱処理されたセリウム酸化物を有することを特徴と
する。(3) An exhaust gas purifying apparatus having an exhaust gas purifying catalyst according to claim 3 is provided with an exhaust gas purifying catalyst and an air-fuel ratio control device provided in an exhaust system of an internal combustion engine. The apparatus controls an upstream oxygen sensor provided upstream of the exhaust gas purification catalyst, a downstream oxygen sensor provided downstream of the exhaust gas purification catalyst, the upstream oxygen sensor and the downstream oxygen sensor. A circuit connected via a circuit that adjusts the air-fuel ratio of the internal combustion engine to near the stoichiometric air-fuel ratio in accordance with the output of the upstream oxygen sensor and corrects the deterioration of the upstream oxygen sensor in accordance with the output of the downstream oxygen sensor. Fuel ratio adjusting means,
In the exhaust gas purifying device including the exhaust gas purifying catalyst, the exhaust gas purifying catalyst is characterized in that the exhaust gas purifying catalyst contains cerium oxide that has been heat-treated at 700 ° C. or higher in advance.
【0014】請求項3において、熱処理の温度の下限を
700℃と定めたのは、700℃未満では、セリウム酸
化物の結晶成長による使用初期の酸素ストレージ能抑制
の効果が少なく、例えば400℃程度であれば熱処理に
長時間を要するからである。一方、熱処理の温度の上限
は900℃であることが好ましい。900℃を超えれ
ば、セリウム酸化物の結晶成長が著しく、使用初期ばか
りでなく、使用中の酸素ストレージ能をも抑制してしま
うからである。In the third aspect, the lower limit of the temperature of the heat treatment is set to 700 ° C. The reason is that if the temperature is less than 700 ° C., the effect of suppressing the oxygen storage capacity at the initial stage of use due to the crystal growth of cerium oxide is small. This is because the heat treatment requires a long time. On the other hand, the upper limit of the heat treatment temperature is preferably 900 ° C. This is because if the temperature exceeds 900 ° C., the crystal growth of cerium oxide is remarkable and the oxygen storage capacity during use as well as during the initial use is suppressed.
【0015】熱処理されたセリウム酸化物は、一次粒径
が100Å以下、BET比表面積が30m2 /g以上で
あることが好ましい。一次粒径が100Åを超え、かつ
BET比表面積が30m2 /g未満であれば、セリウム
酸化物の結晶成長が著しく、使用初期ばかりでなく、使
用中の酸素ストレージ能をも抑制してしまうからであ
る。The heat-treated cerium oxide preferably has a primary particle size of 100 Å or less and a BET specific surface area of 30 m 2 / g or more. If the primary particle size exceeds 100Å and the BET specific surface area is less than 30 m 2 / g, the crystal growth of cerium oxide will be remarkable, and not only the initial use, but also the oxygen storage capacity during use will be suppressed. Is.
【0016】請求項3の排気ガス浄化装置に係る排気ガ
ス浄化用触媒(三元触媒)は、以下の方法により製造す
ることができる。すなわち、 (a)まず、セリウム酸化物の粉末を用意する。このセ
リウム酸化物の粉末を予め熱処理して熱的に安定化させ
る。このセリウム酸化物の粉末をアルミナ粉末等ととも
にコーティング用スラリーとし、このスラリーにより担
体基材に触媒担持層を形成する。そして、この触媒担持
層にPt等の触媒金属を担持する。The exhaust gas purifying catalyst (three-way catalyst) according to the third aspect of the exhaust gas purifying apparatus can be manufactured by the following method. That is, (a) First, cerium oxide powder is prepared. The cerium oxide powder is preliminarily heat-treated to be thermally stabilized. This cerium oxide powder is made into a coating slurry together with alumina powder and the like, and a catalyst supporting layer is formed on the carrier substrate by this slurry. Then, a catalyst metal such as Pt is supported on this catalyst supporting layer.
【0017】(b)まず、セリウム酸化物の粉末を用意
する。このセリウム酸化物の粉末を予め熱処理して熱的
に安定化させる。このセリウム酸化物の粉末にPt等の
触媒金属を添加する。この触媒金属を担持したセリウム
酸化物の粉末をアルミナ粉末等とともに混ぜてコーティ
ング用スラリーを調製し、このスラリーにより担体基材
に触媒担持層を形成する。(B) First, cerium oxide powder is prepared. The cerium oxide powder is preliminarily heat-treated to be thermally stabilized. A catalyst metal such as Pt is added to this cerium oxide powder. The cerium oxide powder carrying the catalytic metal is mixed with alumina powder or the like to prepare a coating slurry, and the slurry forms a catalyst supporting layer on the carrier substrate.
【0018】(a)又は(b)の製造方法において、請
求項1、2と同様、セリウム酸化物の粉末として金属ア
ルコキシドから調製されたものを採用することが好まし
い。また、(b)の製造方法で三元触媒を製造すること
が好ましい。なぜなら、(b)の製造方法のように、セ
リウム酸化物の粉末に触媒金属を添加し、これを触媒担
持層に担持すれば、(a)の製造方法によるよりもセリ
ウム酸化物と触媒金属とが近接し、セリウム酸化物と触
媒金属との相互作用が高まり、安定後に高い酸素ストレ
ージ能を得ることができるからである。In the production method (a) or (b), it is preferable to employ a cerium oxide powder prepared from a metal alkoxide, as in the first and second aspects. Moreover, it is preferable to manufacture a three-way catalyst by the manufacturing method of (b). This is because when the catalyst metal is added to the powder of cerium oxide and the catalyst-supporting layer is supported as in the production method of (b), the cerium oxide and the catalyst metal are produced more than in the production method of (a). Are close to each other, the interaction between the cerium oxide and the catalyst metal is enhanced, and a high oxygen storage capacity can be obtained after stabilization.
【0019】さらに、請求項3に係る三元触媒も、請求
項1、2と同様、セリウム酸化物以外にジルコニウム酸
化物、ネオジウム酸化物及びプラセオジウム酸化物の少
なくとも1種が添加又は複合化若しくは固溶化されてい
ることが好ましい。この場合、請求項1、2と同様、セ
リウム酸化物等を金属アルコキシドから調製することも
できる。Further, in the three-way catalyst according to the third aspect, as in the first and second aspects, in addition to the cerium oxide, at least one of zirconium oxide, neodymium oxide and praseodymium oxide is added, compounded or solidified. It is preferably solubilized. In this case, the cerium oxide or the like can be prepared from the metal alkoxide as in the first and second aspects.
【0020】[0020]
(1)請求項1の三元触媒では、触媒担持層に含有され
るCe−Zr複合酸化物が金属アルコキシドから調製さ
れている。こうして溶液からゾル−ゲル法で調製される
Ce−Zr複合酸化物は、従来の硝酸塩から調製されて
一部でしか複合化又は固溶化されていないCe−Zr複
合酸化物よりも、CeとZrとが原子又は分子レベルで
均一に混合されて小さな一次粒径を構成し、各粒子がほ
とんど全体で複合酸化物又は固溶体となっている。そし
て、このCe−Zr複合酸化物は、焼成までを最適に行
うことによって、均一で小さな粒径のまま三元触媒に含
まれることとなる。このため、このCe−Zr複合酸化
物は、使用初期から高温度での耐久後まで、従来よりも
高い酸素ストレージ能を維持する。(1) In the three-way catalyst of claim 1, the Ce-Zr composite oxide contained in the catalyst supporting layer is prepared from a metal alkoxide. The Ce-Zr composite oxide thus prepared from the solution by the sol-gel method is more preferable than the Ce-Zr composite oxide prepared from the conventional nitrate and only partially compounded or solid-soluted. And are uniformly mixed at the atomic or molecular level to form a small primary particle size, and each particle is almost entirely a complex oxide or solid solution. Then, this Ce-Zr composite oxide will be contained in the three-way catalyst with a uniform and small particle size by optimally performing the firing. Therefore, this Ce-Zr composite oxide maintains a higher oxygen storage capacity than before from the initial stage of use until after endurance at high temperature.
【0021】(2)請求項2の排気ガス浄化装置では、
三元触媒が金属アルコキシドから調製されたCe−Zr
複合酸化物を有している。こうして溶液から調製される
Ce−Zr複合酸化物は、請求項1と同様、使用初期か
ら高温度での耐久後まで、従来よりも高い酸素ストレー
ジ能を維持する。 (3)請求項3の排気ガス浄化装置では、三元触媒が予
め熱処理されたセリウム酸化物を有しているため、セリ
ウム酸化物がある程度結晶成長されている。このため、
使用初期においても、セリウム酸化物の酸素ストレージ
能が熱的に安定化されている。すなわち、酸素ストレー
ジ能の特性変化が少なく、酸素ストレージ能を適正に維
持している。このため、この排気ガス浄化装置では、使
用初期の間に下流酸素センサのリッチ及びリーンの検出
が遅れることはなく、上流酸素センサの劣化補正は迅速
に行われる。(2) In the exhaust gas purifying device according to claim 2,
Ce-Zr three-way catalyst prepared from metal alkoxide
It has a complex oxide. The Ce—Zr composite oxide prepared from the solution in this way maintains a higher oxygen storage capacity than before from the initial stage of use to the endurance at high temperature, as in the first aspect. (3) In the exhaust gas purifying apparatus according to claim 3, since the three-way catalyst has the cerium oxide that has been heat-treated in advance, the cerium oxide is crystal-grown to some extent. For this reason,
Even in the initial stage of use, the oxygen storage capacity of cerium oxide is thermally stabilized. That is, the characteristic change of the oxygen storage capacity is small, and the oxygen storage capacity is appropriately maintained. For this reason, in this exhaust gas purifying apparatus, the upstream oxygen sensor is quickly corrected for deterioration without the detection of richness and leanness of the downstream oxygen sensor being delayed during the initial period of use.
【0022】[0022]
【実施例】以下、各請求項記載の発明を試験1、2によ
り説明する。 {試験1}試験1では、請求項1、2を具体化した実施
例1、2を比較例1、2とともに説明する。 (実施例1) 「Ce−Zr複合酸化物の調製」まず、セリウムエトキ
シド(Ce(OC2 H5 )2 )をエチルアルコールに
0.25mol/l溶解させたセリウムアルコキシドア
ルコール溶液と、ジルコニウムエトキシド(Zr(OC
2 H5 )2 )をエチルアルコールに0.55mol/l
溶解させたジルコニウムアルコキシドアルコール溶液と
を用意する。EXAMPLES The inventions described in each claim will be described below by tests 1 and 2. {Test 1} In Test 1, Examples 1 and 2 embodying Claims 1 and 2 will be described together with Comparative Examples 1 and 2. (Example 1) "Preparation of Ce-Zr composite oxide" First, cerium ethoxide (Ce (OC 2 H 5) 2) and cerium alkoxide alcohol solution dissolving 0.25 mol / l in ethyl alcohol, zirconium ethoxy De (Zr (OC
2 H 5 ) 2 ) in ethyl alcohol 0.55 mol / l
A dissolved zirconium alkoxide alcohol solution is prepared.
【0023】そして、このセリウムアルコキシドアルコ
ール溶液と、ジルコニウムアルコキシドアルコール溶液
とを混合し、均一な溶液とする。この溶液を80℃に保
たれた状態で2時間以上攪拌、混合する。その後、その
溶液にエチルアルコールで希釈した純水をゆっくり添加
し、加水分解させる。加水分解に用いる水量は、溶液中
のアルコキシド配位子の1/2とした。得られた溶液を
減圧濾過を行うことにより、溶媒と溶質とを分離し、前
駆体粉末を得た。Then, the cerium alkoxide alcohol solution and the zirconium alkoxide alcohol solution are mixed to form a uniform solution. This solution is stirred and mixed for 2 hours or more while being kept at 80 ° C. Then, pure water diluted with ethyl alcohol is slowly added to the solution to cause hydrolysis. The amount of water used for hydrolysis was 1/2 of the alkoxide ligand in the solution. The obtained solution was filtered under reduced pressure to separate the solvent and the solute and obtain a precursor powder.
【0024】次いで、得られた前駆体粉末を600℃で
5時間焼成する。こうしてCe−Zr複合酸化物(Ce
/Zr比=5)を得る。但し、Ce/Zr比は0.1〜
10の間で任意の値とすることができる。 上記各組成物を加え、攪拌、混合し、コーティング用ス
ラリーとする。Next, the obtained precursor powder is fired at 600 ° C. for 5 hours. Thus, the Ce-Zr composite oxide (Ce
/ Zr ratio = 5) is obtained. However, the Ce / Zr ratio is 0.1 to
It can be any value between 10. The above compositions are added, stirred and mixed to obtain a coating slurry.
【0025】「触媒担持層の形成」コージェライト製ハ
ニカム担体基材(1.7l)に純水を浸漬し、引き出し
た後、余分な水分を吹き払い、上記スラリーに浸漬す
る。これを取り出し、余分なスラリーを吹き払い、温度
250℃で20分間乾燥する。これを500℃で1時間
焼成する。こうして担体基材上に触媒担持層を形成す
る。触媒担持層は担体基材1l当たり、120gであっ
た。[Catalyst Support Layer Formation] Pure water is dipped in a cordierite honeycomb carrier substrate (1.7 liters), drawn out, and then excess water is blown off to be dipped in the above slurry. This is taken out, excess slurry is blown off, and dried at a temperature of 250 ° C. for 20 minutes. This is baked at 500 ° C. for 1 hour. Thus, the catalyst supporting layer is formed on the carrier substrate. The catalyst supporting layer was 120 g per liter of the carrier substrate.
【0026】「触媒金属の担持」触媒担持層を形成した
担体基材をジニトロジアンミン白金溶液及び硝酸ロジウ
ム溶液に含浸し、引き上げた後、250℃で乾燥するこ
とにより、Ptが2.0g/lと、Rhが0.2g/l
とを担持する。こうして実施例1の三元触媒を得る。 (実施例2) 「Ce−Zr−Nd−Pr複合酸化物の調製」まず、実
施例1と同種のセリウムアルコキシドアルコール溶液
0.29mol/l及びジルコニウムアルコキシドアル
コール溶液0.33mol/lと、ネオジウムエトキシ
ド(Nd(OC2 H5 )2 )をエチルアルコールに0.
03mol/l溶解させたネオジウムアルコキシドアル
コール溶液と、プラセジウムエトキシド(Pr(OC2
H5 )2 )をエチルアルコールに0.33mol/l溶
解させたプラセオジウムアルコキシドアルコール溶液と
を用意する。"Support of catalyst metal" A carrier substrate having a catalyst support layer formed thereon is impregnated with a dinitrodiammine platinum solution and a rhodium nitrate solution, pulled up, and then dried at 250 ° C., whereby Pt is 2.0 g / l. And Rh is 0.2g / l
And carry. Thus, the three-way catalyst of Example 1 is obtained. (Example 2) "Preparation of Ce-Zr-Nd-Pr composite oxide" First, 0.29 mol / l of the same kind of cerium alkoxide alcohol solution and 0.33 mol / l of zirconium alkoxide alcohol solution, and neodymium ethoxy. (Nd (OC 2 H 5 ) 2 ) in ethyl alcohol.
Neodymium alkoxide alcohol solution dissolved in 03 mol / l and prasedium ethoxide (Pr (OC 2
A praseodymium alkoxide alcohol solution prepared by dissolving H 5 ) 2 ) in ethyl alcohol at 0.33 mol / l is prepared.
【0027】そして、これらセリウムアルコキシドアル
コール溶液と、ジルコニウムアルコキシドアルコール溶
液と、ネオジウムアルコキシドアルコール溶液と、プラ
セオジウムアルコキシドアルコール溶液とを混合し、均
一な溶液とする。この溶液を用い、実施例1と同様、C
e−Zr−Nd−Pr複合酸化物を得る。但し、Ce/
Zr/Nd/Pr比は、Ceが1当たり、Zr=0.1
〜10.0、Nd=0.01〜10.0、Pr=0.0
1〜10.0の間で任意の値をとることができる。Then, the cerium alkoxide alcohol solution, the zirconium alkoxide alcohol solution, the neodymium alkoxide alcohol solution, and the praseodymium alkoxide alcohol solution are mixed to form a uniform solution. Using this solution, as in Example 1, C
An e-Zr-Nd-Pr composite oxide is obtained. However, Ce /
As for the Zr / Nd / Pr ratio, Ce is 1 and Zr = 0.1.
~ 10.0, Nd = 0.01 to 10.0, Pr = 0.0
It can take any value between 1 and 10.0.
【0028】「コーティング用スラリーの調製」実施例
1のCe−Zr複合酸化物の代わりに、Ce−Zr−N
d−Pr複合酸化物を用いた以外は実施例1と同様にし
てコーティング用スラリーとする。そして、実施例1と
同様、「触媒担持層の形成」及び「触媒金属の担持」を
行い、実施例2の三元触媒を得る。 (比較例1) 上記各組成物を加え、攪拌、混合し、コーティング用ス
ラリーとする。"Preparation of Coating Slurry" Instead of the Ce-Zr composite oxide of Example 1, Ce-Zr-N was used.
A slurry for coating is prepared in the same manner as in Example 1 except that the d-Pr composite oxide is used. Then, in the same manner as in Example 1, "formation of catalyst support layer" and "support of catalyst metal" are performed to obtain the three-way catalyst of Example 2. (Comparative Example 1) The above compositions are added, stirred and mixed to obtain a coating slurry.
【0029】そして、実施例1と同様、「触媒担持層の
形成」を行う。 「Ce−Zr複合酸化物の担持」硝酸セリウム(Ce
(NO3 )3 )と、オキシ硝酸ジルコニウム(ZrO
(NO3 )3 )とが溶解した混合水溶液を用意する。上
記により触媒担持層を形成した担体基材をこの混合水溶
液に1分間浸漬し、引き出した後、余分な水分を吹き飛
ばす。これを250℃で20分間乾燥後、空気中におい
て500℃で1時間焼成する。これにより、触媒1l当
たりの担持量がCe/Zr比=0.25/0.05mo
lのCe−Zr複合酸化物(Ce/Zr比=5)を担持
する。Then, in the same manner as in Example 1, "formation of the catalyst supporting layer" is performed. "Support of Ce-Zr complex oxide" Cerium nitrate (Ce
(NO 3 ) 3 ) and zirconium oxynitrate (ZrO
A mixed aqueous solution in which (NO 3 ) 3 ) and is dissolved is prepared. The carrier substrate on which the catalyst supporting layer has been formed as described above is immersed in this mixed aqueous solution for 1 minute, and is withdrawn, and then excess water is blown off. This is dried at 250 ° C. for 20 minutes and then baked in air at 500 ° C. for 1 hour. As a result, the supported amount per 1 l of the catalyst is Ce / Zr ratio = 0.25 / 0.05mo
1 of Ce-Zr composite oxide (Ce / Zr ratio = 5) is supported.
【0030】「触媒金属の担持」実施例1と同様、Ce
−Zr複合酸化物が担持された触媒担持層にPtとRh
とを担持する。こうして比較例1の三元触媒を得る。 (比較例2) 「Ce−Zr複合酸化物の調製」市販のCeO2 粉末
(平均粒径;20μm以下、BET比表面積;50m2
/g以上)を用意し、このCeO2 粉末をオキシ硝酸ジ
ルコニウム水溶液に浸漬する。これを引き出した後、2
50℃で20分間乾燥し、空気中において500℃で1
時間焼成する。これにより、Ce−Zr複合酸化物(C
e/Zr比=5)を得る。"Support of catalytic metal" As in Example 1, Ce was used.
-Pt and Rh on the catalyst supporting layer supporting the -Zr composite oxide
And carry. Thus, the three-way catalyst of Comparative Example 1 is obtained. (Comparative Example 2) "Preparation of Ce-Zr composite oxide" commercially available CeO 2 powder (average particle diameter; 20 [mu] m or less, BET specific surface area; 50 m 2
/ G or more) is prepared, and this CeO 2 powder is immersed in an aqueous zirconium oxynitrate solution. After pulling this out, 2
Dry at 50 ° C for 20 minutes and in air at 500 ° C for 1 min.
Bake for hours. Thereby, the Ce-Zr composite oxide (C
e / Zr ratio = 5) is obtained.
【0031】 上記各組成物を加え、攪拌、混合し、コーティング用ス
ラリーとする。[0031] The above compositions are added, stirred and mixed to obtain a coating slurry.
【0032】そして、実施例1と同様、「触媒担持層の
形成」及び「触媒金属の担持」を行い、比較例2の三元
触媒を得る。 (評価1)上記実施例1、2及び比較例1、2の各三元
触媒を空燃比制御装置が接続されたエンジン(排気量;
2l)の排気系に設ける。そして、各排気ガス浄化装置
について、エンジンの排気ガスによる性能評価を行っ
た。Then, in the same manner as in Example 1, "forming the catalyst supporting layer" and "supporting the catalytic metal" are carried out to obtain the three-way catalyst of Comparative Example 2. (Evaluation 1) An engine (displacement amount; each three-way catalyst of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2) to which an air-fuel ratio control device was connected
It is installed in the exhaust system of 2l). Then, with respect to each exhaust gas purifying apparatus, performance evaluation by engine exhaust gas was performed.
【0033】性能評価項目は以下の通りである。 50%浄化温度(℃)…A/F=14.6(ストイキ)
で維持し、その排気ガス温度を低温側から上昇させ、浄
化率が50%となった温度を測定した。 400℃浄化率(%)…A/F=14.6(ストイキ)
の排気ガス温度を400℃に設定し、HC、CO及びN
Ox の浄化率を求めた。The performance evaluation items are as follows. 50% purification temperature (° C) ... A / F = 14.6 (stoichi)
The exhaust gas temperature was raised from the low temperature side, and the temperature at which the purification rate reached 50% was measured. 400 ° C purification rate (%) ... A / F = 14.6 (stoichi)
Set the exhaust gas temperature of 400 ℃, HC, CO and N
The purification rate of O x was determined.
【0034】Ce粒径(Å)…セリウム酸化物のXRD
ピークにより粒径を算出した。 エミッション(g/マイル)…耐久は、入りガス温度8
00℃において、A/F=14.5(ストイキ)を中心
とした一定周期で振幅をかけて100時間行った。この
耐久後の活性を評価した。結果を表1及び表2に示す。Ce particle size (Å) ... XRD of cerium oxide
The particle size was calculated from the peak. Emission (g / mile) ... Durability is gas temperature 8
At 00 ° C., amplitude was applied in a constant cycle centered on A / F = 14.5 (stoichiometric) for 100 hours. The activity after this endurance was evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2.
【0035】[0035]
【表1】 [Table 1]
【0036】[0036]
【表2】 [Table 2]
【0037】表1及び表2より、実施例1、2の三元触
媒を備えた排気ガス浄化装置は、比較例1、2の三元触
媒を備えた排気ガス浄化装置よりも、耐久後のHC、C
O、NOx の活性が向上していることがわかる。これ
は、Ce−Zr複合酸化物及びCe−Zr−Nd−Pr
複合酸化物が金属アルコキシドから調製されているた
め、比較例1、2のCe−Zr複合酸化物よりも、粒径
が細かく維持されているからである。From Tables 1 and 2, the exhaust gas purifying apparatuses having the three-way catalysts of Examples 1 and 2 are more durable than the exhaust gas purifying apparatuses having the three-way catalysts of Comparative Examples 1 and 2. HC, C
It can be seen that the activities of O and NO x are improved. This is a Ce-Zr composite oxide and Ce-Zr-Nd-Pr.
This is because the composite oxide is prepared from the metal alkoxide, and thus the particle size is maintained finer than that of the Ce-Zr composite oxides of Comparative Examples 1 and 2.
【0038】したがって、実施例1、2の排気ガス浄化
装置は、Ce−Zr複合酸化物及びCe−Zr−Nd−
Pr複合酸化物が使用初期から高温度での耐久後まで、
従来よりも高い酸素ストレージ能をもち、高い浄化率を
発揮できることがわかる。特に、実施例2の排気ガス浄
化装置は、実施例1及び比較例1、2の排気ガス浄化装
置よりも、耐久後のHC、CO、NOx の活性が向上し
ていることがわかる。これは、Ce−Zr−Nd−Pr
複合酸化物がCe−Zr複合酸化物よりも高い酸素スト
レージ能を維持するからである。Therefore, the exhaust gas purifying apparatuses of Examples 1 and 2 were made of Ce-Zr composite oxide and Ce-Zr-Nd-.
From the initial use of Pr compound oxides to the endurance at high temperatures,
It can be seen that it has a higher oxygen storage capacity than before and can exhibit a high purification rate. In particular, it can be seen that the exhaust gas purifying apparatus of Example 2 has improved activity of HC, CO, and NO x after endurance as compared with the exhaust gas purifying apparatuses of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. This is Ce-Zr-Nd-Pr
This is because the composite oxide maintains a higher oxygen storage capacity than the Ce-Zr composite oxide.
【0039】したがって、実施例2の排気ガス浄化装置
は、より高い酸素ストレージ能により、より高い浄化率
を発揮できることがわかる。 {試験2}試験2では、請求項2を具体化した実施例3
〜6を比較例3、4とともに説明する。 (実施例3) 「セリウム酸化物を含む活性アルミナ粉末の調製及び熱
処理」活性アルミナ粉末(BET比表面積;200m2
/g)を硝酸セリウムとオキシ硝酸ジルコニウムとの混
合水溶液に含浸する。この後、これを乾燥し、空気中に
おいて800℃で5時間焼成する。こうして、熱的に安
定化し、25重量%のセリウム酸化物と、3.5重量%
のジルコニウム酸化物とを含む活性アルミナ粉末を得
る。Ce−Zr複合酸化物の一次粒径は80Åであっ
た。Therefore, it is understood that the exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment can exhibit a higher purification rate due to the higher oxygen storage capacity. {Test 2} In Test 2, Example 3 in which Claim 2 is embodied
6 will be described together with Comparative Examples 3 and 4. (Example 3) "Preparation and heat treatment of activated alumina powder containing cerium oxide" Activated alumina powder (BET specific surface area; 200 m 2
/ G) in a mixed aqueous solution of cerium nitrate and zirconium oxynitrate. After this, it is dried and calcined in air at 800 ° C. for 5 hours. Thus, it is thermally stabilized with 25% by weight of cerium oxide and 3.5% by weight.
To obtain activated alumina powder containing zirconium oxide. The primary particle size of the Ce-Zr composite oxide was 80Å.
【0040】 上記各組成物を加え、攪拌、混合し、コーティング用ス
ラリーとする。[0040] The above compositions are added, stirred and mixed to obtain a coating slurry.
【0041】「触媒担持層の形成」コージェライト製ハ
ニカム担体基材(1.7l)に純水を浸漬し、引き出し
た後、余分な水分を吹き払い、上記スラリーに浸漬す
る。これを取り出し、余分なスラリーを吹き払い、温度
250℃で20分間乾燥する。これを500℃で1時間
焼成する。こうして担体基材上に触媒担持層を形成す
る。触媒担持層は担体基材1l当たり、120gであっ
た。[Catalyst Support Layer Formation] Pure water is dipped in a cordierite honeycomb carrier substrate (1.7 l) to draw it out, and then excess water is blown off to be dipped in the above slurry. This is taken out, excess slurry is blown off, and dried at a temperature of 250 ° C. for 20 minutes. This is baked at 500 ° C. for 1 hour. Thus, the catalyst supporting layer is formed on the carrier substrate. The catalyst supporting layer was 120 g per liter of the carrier substrate.
【0042】「触媒金属の担持」触媒担持層を形成した
担体基材をジニトロジアンミン白金溶液及び硝酸ロジウ
ム溶液に含浸し、引き上げた後、250℃で乾燥するこ
とにより、Ptが1.0g/lと、Rhが0.2g/l
とを担持する。こうして実施例3の三元触媒を得る。 (実施例4) 「セリウム酸化物の調製及び熱処理」市販のCeO2 粉
末(平均粒径;20μm以下、BET比表面積;50m
2 /g以上)を用意し、このCeO2 粉末をオキシ硝酸
ジルコニウム水溶液に含浸する。これを引き出した後、
乾燥し、空気中において800℃で5時間焼成する。こ
うして、CeO2 にジルコニウム酸化物を15重量%固
溶化させ、熱的に安定化したCe−Zr複合酸化物を得
る。Ce−Zr複合酸化物の一次粒径は100Å、BE
T比表面積は30m2 /gであった。"Supporting of catalyst metal" The carrier substrate on which the catalyst supporting layer is formed is impregnated with a dinitrodiammine platinum solution and a rhodium nitrate solution, pulled up, and then dried at 250 ° C to obtain Pt of 1.0 g / l. And Rh is 0.2g / l
And carry. Thus, the three-way catalyst of Example 3 is obtained. (Example 4) "Preparation and heat treatment of the cerium oxide" commercially available CeO 2 powder (average particle diameter; 20 [mu] m or less, BET specific surface area; 50 m
2 / g or more) is prepared, and this CeO 2 powder is impregnated with an aqueous zirconium oxynitrate solution. After pulling this out,
Dry and bake in air at 800 ° C. for 5 hours. Thus, 15% by weight of zirconium oxide is dissolved in CeO 2 to obtain a thermally stabilized Ce-Zr composite oxide. The primary particle size of Ce-Zr composite oxide is 100Å, BE
The T specific surface area was 30 m 2 / g.
【0043】 上記各組成物を加え、攪拌、混合し、コーティング用ス
ラリーとする。[0043] The above compositions are added, stirred and mixed to obtain a coating slurry.
【0044】そして、実施例3と同様、「触媒担持層の
形成」及び「触媒金属の担持」を行い、実施例4の三元
触媒を得る。 (実施例5) 「セリウム酸化物の調製、熱処理及び触媒金属への添
加」実施例4と同様、CeO2 にジルコニウム酸化物を
15重量%固溶化させ、熱的に安定化したCe−Zr複
合酸化物を得る。Then, in the same manner as in Example 3, "formation of catalyst supporting layer" and "support of catalytic metal" are carried out to obtain the three-way catalyst of Example 4. "Preparation of cerium oxide, the heat treatment and the addition of the catalyst metal" (Example 5) Similarly to Example 4, a zirconium oxide CeO 2 is 15 wt% solid solution, Ce-Zr composite was thermally stabilized Obtain the oxide.
【0045】次に、このCe−Zr複合酸化物をジニト
ロジアンミン白金溶液に浸漬し、引き出し後、乾燥す
る。こうして、Ce−Zr複合酸化物に2重量%のPt
を添加する。 「コーティング用スラリーの調製」実施例4のCe−Z
r複合酸化物の代わりに、Ptを添加したCe−Zr複
合酸化物を用いた以外は実施例4と同様にしてコーティ
ング用スラリーとする。Next, the Ce-Zr composite oxide is dipped in a dinitrodiammine platinum solution, extracted, and dried. Thus, 2 wt% Pt was added to the Ce-Zr composite oxide.
Is added. "Preparation of coating slurry" Ce-Z of Example 4
A slurry for coating is prepared in the same manner as in Example 4 except that Ce-Zr composite oxide containing Pt is used instead of the r composite oxide.
【0046】「三元触媒の調製」そして、実施例3と同
様、「触媒担持層の形成」を行う。触媒担持層を形成し
た担体基材を硝酸ロジウム溶液に含浸し、引き上げた
後、250℃で乾燥する。こうして、Ptが1.0g/
lと、Rhが0.2g/lとを担持する。こうして実施
例5の三元触媒を得る。 (実施例6)市販のCeO2 粉末(平均粒径;20μm
以下、BET比表面積;50m2 /g以上)を用意し、
オキシ硝酸ジルコニウム水溶液、硝酸プラセオジウム水
溶液及び硝酸ネオジウム水溶液を各々含浸し、乾燥した
後、空気中において800℃で5時間焼成する。[Preparation of three-way catalyst] Then, as in Example 3, "formation of catalyst supporting layer" is carried out. The carrier base material on which the catalyst supporting layer is formed is impregnated with a rhodium nitrate solution, pulled up, and then dried at 250 ° C. Thus, Pt is 1.0 g /
1 and Rh of 0.2 g / l. Thus, the three-way catalyst of Example 5 is obtained. Example 6 Commercially available CeO 2 powder (average particle size: 20 μm)
Below, BET specific surface area; 50 m 2 / g or more) is prepared,
An aqueous solution of zirconium oxynitrate, an aqueous solution of praseodymium nitrate and an aqueous solution of neodymium nitrate are respectively impregnated, dried, and then baked in air at 800 ° C. for 5 hours.
【0047】こうして、実施例4のCe−Zr複合酸化
物の代わりに、50重量%のCeO 2 と、40重量%の
ZrO2 と、5重量%のNdO2 と、5重量%のPrO
2 とを含む複合酸化物を用いる。他の条件は実施例4と
同様にし、実施例6の三元触媒を得る。Ce−Zr−N
d−Pr複合酸化物の一次粒径は80Å、BET比表面
積は50m2 /gであった。 (比較例3) 「セリウム酸化物を含む活性アルミナ粉末の調製」活性
アルミナ粉末(BET比表面積;200m2 /g)を硝
酸セリウムとオキシ硝酸ジルコニウムとの混合水溶液に
含浸する。この後、これを乾燥し、空気中において50
0℃で5時間焼成する。こうして、熱的に安定化させる
ことなく、25重量%のセリウム酸化物と、3.5重量
%のジルコニウム酸化物とを含む活性アルミナ粉末を得
る。Ce−Zr複合酸化物の一次粒径は30Åであっ
た。Thus, the Ce-Zr composite oxidation of Example 4 was performed.
50% by weight of CeO instead of 2And 40% by weight
ZrO2And 5 wt% NdO2And 5% by weight of PrO
2A composite oxide containing and is used. Other conditions are as in Example 4.
Similarly, the three-way catalyst of Example 6 is obtained. Ce-Zr-N
The primary particle size of d-Pr composite oxide is 80Å, BET ratio surface
Product is 50m2/ G. (Comparative Example 3) "Preparation of activated alumina powder containing cerium oxide" activity
Alumina powder (BET specific surface area; 200 m2/ G)
In a mixed aqueous solution of cerium acid and zirconium oxynitrate
Impregnate. After this it is dried and dried in air at 50
Bake at 0 ° C. for 5 hours. In this way, it stabilizes thermally
25 wt% cerium oxide, 3.5 wt% without
% Activated zirconium oxide to obtain activated alumina powder
It The primary particle size of Ce-Zr composite oxide is 30Å
Was.
【0048】そして、実施例3と同様、「コーティング
用スラリーの調製」、「触媒担持層の形成」及び「触媒
金属の担持」を行い、比較例3の三元触媒を得る。 (比較例4) 「セリウム酸化物の調製」市販のCeO2 粉末(平均粒
径;20μm以下、BET比表面積;50m2 /g以
上)を用意し、このCeO2 粉末をオキシ硝酸ジルコニ
ウム水溶液に含浸する。これを引き出した後、乾燥し、
空気中において500℃で5時間焼成する。こうして、
CeO2 粉末にジルコニウム酸化物を15重量%固溶化
させ、熱的に安定化させていないCe−Zr複合酸化物
を得る。Ce−Zr複合酸化物の一次粒径は80Å、B
ET比表面積は100m2 /gであった。Then, in the same manner as in Example 3, "preparation of slurry for coating", "formation of catalyst supporting layer" and "support of catalytic metal" are carried out to obtain the three-way catalyst of Comparative Example 3. Comparative Example 4 “Preparation of Cerium Oxide” Commercially available CeO 2 powder (average particle size: 20 μm or less, BET specific surface area: 50 m 2 / g or more) was prepared, and this CeO 2 powder was impregnated in an aqueous zirconium oxynitrate solution. To do. After pulling this out, dry it,
Bake for 5 hours at 500 ° C. in air. Thus
15% by weight of zirconium oxide is dissolved in CeO 2 powder to obtain a Ce-Zr composite oxide that is not thermally stabilized. The primary particle size of Ce-Zr composite oxide is 80Å, B
The ET specific surface area was 100 m 2 / g.
【0049】そして、実施例4と同様、「コーティング
用スラリーの調製」、「触媒担持層の形成」及び「触媒
金属の担持」を行い、比較例4の三元触媒を得る。 (評価2)上記実施例3〜6及び比較例3、4の各三元
触媒を空燃比制御装置が接続されたエンジン(排気量;
2l)の排気系に設ける。そして、各排気ガス浄化装置
について、エンジンの排気ガスによる性能評価を行っ
た。性能評価は、排気温度が800℃、A/F=14.
5(ストイキ)を中心とした定周期で振幅をかけた10
0時間の耐久試験である。そして、耐久試験前後の各三
元触媒における酸素ストレージ能と浄化率とをエンジン
ベンチで評価した。Then, in the same manner as in Example 4, "preparation of coating slurry", "formation of catalyst supporting layer" and "support of catalytic metal" are carried out to obtain the three-way catalyst of Comparative Example 4. (Evaluation 2) An engine (displacement amount; each of the three-way catalysts of Examples 3 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 to which an air-fuel ratio control device is connected)
It is provided in the 2l) exhaust system. Then, with respect to each exhaust gas purifying apparatus, performance evaluation by engine exhaust gas was performed. The performance evaluation is that the exhaust temperature is 800 ° C. and A / F = 14.
Amplitude was applied at a fixed period centered on 5 (Stoichi) 10
This is a 0-hour durability test. Then, the oxygen storage capacity and purification rate of each three-way catalyst before and after the durability test were evaluated on the engine bench.
【0050】性能評価項目は以下の通りである。 酸素ストレージ能…排気ガス温度を400℃に設定し、
A/Fを14.0(リッチ)と15.0(リーン)とで
0.1Hzで変化させ、その時の各三元触媒の出口側の
酸素濃度を検出し、理論空燃比の保持時間で測定した。 浄化率…A/Fを14.6(ストイキ)で排気ガス温度
を400℃に設定して測定した。The performance evaluation items are as follows. Oxygen storage capacity… Set exhaust gas temperature to 400 ℃,
A / F is changed between 14.0 (rich) and 15.0 (lean) at 0.1 Hz, the oxygen concentration at the outlet side of each three-way catalyst at that time is detected, and measured by the theoretical air-fuel ratio holding time. did. Purification rate ... Measured with A / F set to 14.6 (stoichiometric) and exhaust gas temperature set to 400 ° C.
【0051】結果を表3に示す。The results are shown in Table 3.
【0052】[0052]
【表3】 [Table 3]
【0053】次に、エンジン(排気量;2l)の車両の
排気系に各三元触媒を取付け、LA#4モードでのエミ
ッションを測定した。酸素センサを三元触媒上流側の排
気系と三元触媒下流側の直後とに2個取りつけ、A/F
の制御を行っている。結果を表4に示す。Next, each three-way catalyst was attached to the exhaust system of the engine (displacement: 2 liters) vehicle, and the emission in the LA # 4 mode was measured. Two oxygen sensors are installed on the exhaust system on the upstream side of the three-way catalyst and immediately after the downstream side of the three-way catalyst.
Is controlled. The results are shown in Table 4.
【0054】[0054]
【表4】 [Table 4]
【0055】表3、4より、実施例3〜6の三元触媒を
備えた排気ガス浄化装置は、三元触媒のセリウム酸化物
を予め熱処理により安定化しているため、比較例3、4
の三元触媒を備えた排気ガス浄化装置に比べ、耐久前後
での酸素ストレージ能の変化が小さくなっていることが
わかる。このため、実施例3〜6の排気ガス浄化装置
は、特に使用初期のNOx エミッションの悪化を抑制で
きることがわかる。From Tables 3 and 4, in the exhaust gas purifying apparatuses equipped with the three-way catalysts of Examples 3 to 6, the cerium oxide of the three-way catalyst was stabilized in advance by heat treatment.
It can be seen that the change in the oxygen storage capacity before and after the endurance is smaller than that of the exhaust gas purifying device equipped with the three-way catalyst. Therefore, it is understood that the exhaust gas purifying devices of Examples 3 to 6 can suppress the deterioration of NO x emission particularly in the initial stage of use.
【0056】したがって、実施例3〜6の排気ガス浄化
装置では、三元触媒におけるセリウム酸化物の酸素スト
レージ能の特性変化が少なく、酸素ストレージ能を適正
に維持しているため、使用初期の間でも高い浄化率を発
揮できることがわかる。また、実施例3〜6の排気ガス
浄化装置では、比較例3、4の排気ガス浄化装置に比
べ、セリウム酸化物の結晶成長に伴う触媒金属の結晶成
長が抑制され、耐久後の性能が向上していることがわか
る。Therefore, in the exhaust gas purifying apparatuses of Examples 3 to 6, since the characteristic change of the oxygen storage capacity of the cerium oxide in the three-way catalyst is small and the oxygen storage capacity is properly maintained, the oxygen storage capacity during the initial period of use is reduced. However, it turns out that a high purification rate can be exhibited. Further, in the exhaust gas purification devices of Examples 3 to 6, compared with the exhaust gas purification devices of Comparative Examples 3 and 4, the crystal growth of the catalyst metal accompanying the crystal growth of cerium oxide was suppressed, and the performance after durability was improved. You can see that
【0057】特に、実施例5の排気ガス浄化装置では、
セリウム酸化物にPtが添加されているため、実施例4
の排気ガス浄化装置に比べ、セリウム酸化物とPtとの
相互作用が高まり、性能が向上していることがわかる。
また、実施例6の排気ガス浄化装置では、セリウム酸化
物にジルコニウム酸化物、ネオジウム酸化物及びプラセ
オジウム酸化物を添加し、セリウム酸化物の耐熱性を向
上しているため、実施例4の排気ガス浄化装置に比べ、
耐久後の性能向上が大きいことがわかる。Particularly, in the exhaust gas purifying apparatus of the fifth embodiment,
Since Pt was added to the cerium oxide, Example 4
It can be seen that the cerium oxide and Pt interaction are enhanced and the performance is improved, as compared with the exhaust gas purifying device.
Further, in the exhaust gas purifying apparatus of the sixth embodiment, zirconium oxide, neodymium oxide and praseodymium oxide are added to the cerium oxide to improve the heat resistance of the cerium oxide. Compared to purification equipment,
It can be seen that the performance improvement after endurance is great.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上詳述したように、各請求項記載の発
明は、各請求項記載の構成を採用しているため、高い浄
化率を発揮することができる。すなわち、請求項1の三
元触媒では、使用初期から高温度での耐久後までCe−
Zr複合酸化物が従来よりも高い酸素ストレージ能を維
持するため、高い浄化率を発揮することができる。As described above in detail, since the inventions described in each claim employ the configurations described in each claim, a high purification rate can be exhibited. That is, in the three-way catalyst of claim 1, Ce-
Since the Zr composite oxide maintains a higher oxygen storage capacity than before, a high purification rate can be exhibited.
【0059】また、請求項2の排気ガス浄化装置では、
使用初期から高温度での耐久後までCe−Zr複合酸化
物が従来よりも高い酸素ストレージ能を維持するため、
高い浄化率を発揮することができる。さらに、請求項3
の排気ガス浄化装置では、三元触媒におけるセリウム酸
化物の酸素ストレージ能の特性変化が少なく、酸素スト
レージ能を適正に維持しているため、使用初期の間でも
高い浄化率を発揮することができる。According to the exhaust gas purifying apparatus of claim 2,
Since the Ce-Zr composite oxide maintains a higher oxygen storage capacity than before from the initial use to the endurance at high temperature,
A high purification rate can be exhibited. Further, claim 3
In the exhaust gas purification device of No. 3, since the characteristic change of the oxygen storage capacity of the cerium oxide in the three-way catalyst is small and the oxygen storage capacity is properly maintained, it is possible to exhibit a high purification rate even during the initial period of use. .
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 23/56 ZAB ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location B01J 23/56 ZAB
Claims (3)
と、該担体基材上に形成された触媒担持層と、該触媒担
持層に担持された触媒金属と、からなる排気ガス浄化用
触媒において、 前記触媒担持層は、金属アルコキシドから調製されたセ
リウム−ジルコニウム複合酸化物を有することを特徴と
する排気ガス浄化用触媒。1. Exhaust gas purification provided in an exhaust system of an internal combustion engine, comprising a carrier substrate, a catalyst supporting layer formed on the carrier substrate, and a catalyst metal supported on the catalyst supporting layer. A catalyst for exhaust gas purification, wherein the catalyst-supporting layer has a cerium-zirconium composite oxide prepared from a metal alkoxide.
化用触媒と空燃比制御装置とを備え、該空燃比制御装置
は、該排気ガス浄化用触媒の上流側に設けられた上流酸
素センサと、該排気ガス浄化用触媒の下流側に設けられ
た下流酸素センサと、該上流酸素センサ及び該下流酸素
センサと制御回路を介して接続され、該上流酸素センサ
の出力に応じて該内燃機関の空燃比を理論空燃比近傍に
調整し、該下流酸素センサの出力に応じて該上流酸素セ
ンサの劣化補正を行う空燃比調整手段と、からなる排気
ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置において、 前記排気ガス浄化用触媒は、金属アルコキシドから調製
されたセリウム−ジルコニウム複合酸化物を有すること
を特徴とする排気ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化
装置。2. An exhaust gas purification catalyst and an air-fuel ratio control device, which are provided in an exhaust system of an internal combustion engine, wherein the air-fuel ratio control device is an upstream oxygen sensor provided upstream of the exhaust gas purification catalyst. A downstream oxygen sensor provided on the downstream side of the exhaust gas purifying catalyst, the upstream oxygen sensor and the downstream oxygen sensor via a control circuit, and the internal combustion engine according to the output of the upstream oxygen sensor. And an exhaust gas purifying device including an exhaust gas purifying catalyst, which adjusts the air-fuel ratio of the exhaust gas to near the theoretical air-fuel ratio and corrects the deterioration of the upstream oxygen sensor according to the output of the downstream oxygen sensor. In the exhaust gas purifying apparatus, the exhaust gas purifying catalyst comprises a cerium-zirconium composite oxide prepared from a metal alkoxide.
化用触媒と空燃比制御装置とを備え、該空燃比制御装置
は、該排気ガス浄化用触媒の上流側に設けられた上流酸
素センサと、該排気ガス浄化用触媒の下流側に設けられ
た下流酸素センサと、該上流酸素センサ及び該下流酸素
センサと制御回路を介して接続され、該上流酸素センサ
の出力に応じて該内燃機関の空燃比を理論空燃比近傍に
調整し、該下流酸素センサの出力に応じて該上流酸素セ
ンサの劣化補正を行う空燃比調整手段と、からなる排気
ガス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置において、 前記排気ガス浄化用触媒は、予め700℃以上で熱処理
されたセリウム酸化物を有することを特徴とする排気ガ
ス浄化用触媒を備えた排気ガス浄化装置。3. An upstream oxygen sensor provided in an exhaust system of an internal combustion engine, comprising an exhaust gas purification catalyst and an air-fuel ratio control device, wherein the air-fuel ratio control device is provided upstream of the exhaust gas purification catalyst. A downstream oxygen sensor provided on the downstream side of the exhaust gas purifying catalyst, the upstream oxygen sensor and the downstream oxygen sensor via a control circuit, and the internal combustion engine according to the output of the upstream oxygen sensor. And an exhaust gas purifying device including an exhaust gas purifying catalyst, which adjusts the air-fuel ratio of the exhaust gas to near the theoretical air-fuel ratio and corrects the deterioration of the upstream oxygen sensor according to the output of the downstream oxygen sensor. In the exhaust gas purifying apparatus, the exhaust gas purifying catalyst comprises cerium oxide that has been heat-treated at 700 ° C. or higher in advance.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7023168A JPH08215569A (en) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification device equipped with exhaust gas purification catalyst |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7023168A JPH08215569A (en) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification device equipped with exhaust gas purification catalyst |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08215569A true JPH08215569A (en) | 1996-08-27 |
Family
ID=12103102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7023168A Pending JPH08215569A (en) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification device equipped with exhaust gas purification catalyst |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08215569A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1119514A (en) * | 1997-06-27 | 1999-01-26 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Lean exhaust gas purification catalyst |
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| US7214643B2 (en) | 2002-03-22 | 2007-05-08 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Metal oxide and method for producing the same, and catalyst |
| US7247597B2 (en) | 2001-08-30 | 2007-07-24 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Composite oxide, process for producing the same, and exhaust gas reducing co-catalyst |
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| US7820136B2 (en) | 2003-02-28 | 2010-10-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Process for production of compound oxides |
| WO2015076403A1 (en) | 2013-11-22 | 2015-05-28 | 株式会社キャタラー | Catalyst for exhaust gas purification |
| US10130934B2 (en) | 2015-05-13 | 2018-11-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying catalyst and method for producing the same |
-
1995
- 1995-02-10 JP JP7023168A patent/JPH08215569A/en active Pending
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