JPH09155205A - ディーゼル排ガス用酸化触媒 - Google Patents
ディーゼル排ガス用酸化触媒Info
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- JPH09155205A JPH09155205A JP7320313A JP32031395A JPH09155205A JP H09155205 A JPH09155205 A JP H09155205A JP 7320313 A JP7320313 A JP 7320313A JP 32031395 A JP32031395 A JP 32031395A JP H09155205 A JPH09155205 A JP H09155205A
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- Catalysts (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低温域でＨＣ及びＳＯＦを効率良く吸着してＨ
Ｃ及びＳＯＦの排出を防止するとともに、サルフェート
の生成を抑制する。 【解決手段】担体基材１表面に形成され触媒金属２０を
担持した第１担持層２と、第１担持層２の表面に形成さ
れ触媒金属を担持しない第２担持層３とからなり、第１
担持層２は第２担持層３よりディーゼル排ガス中の成分
の吸着性が低くなるようにした。低温時に第２担持層に
吸着されたＳＯ2 は、高温となっても触媒金属と接する
ことなく放出されるので、サルフェートの生成が抑制さ
れる。
Ｃ及びＳＯＦの排出を防止するとともに、サルフェート
の生成を抑制する。 【解決手段】担体基材１表面に形成され触媒金属２０を
担持した第１担持層２と、第１担持層２の表面に形成さ
れ触媒金属を担持しない第２担持層３とからなり、第１
担持層２は第２担持層３よりディーゼル排ガス中の成分
の吸着性が低くなるようにした。低温時に第２担持層に
吸着されたＳＯ2 は、高温となっても触媒金属と接する
ことなく放出されるので、サルフェートの生成が抑制さ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン（以下ＤＥという）の排ガス中に含まれるＨＣ（炭化
水素）及びＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）を酸化
浄化するとともに、ディーゼルパティキュレートの排出
量を低減するディーゼル排ガス用酸化触媒に関する。
ン（以下ＤＥという）の排ガス中に含まれるＨＣ（炭化
水素）及びＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）を酸化
浄化するとともに、ディーゼルパティキュレートの排出
量を低減するディーゼル排ガス用酸化触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガソリンエンジンについては、排ガスの
厳しい規制とそれに対処できる技術の進歩により、排ガ
ス中の有害物質は確実に減少している。しかしＤＥにつ
いては、有害成分が主としてパティキュレートとして排
出されるという特異な事情から、規制も技術の開発もガ
ソリンエンジンに比べて遅れており、確実に浄化できる
排ガス浄化触媒の開発が望まれている。
厳しい規制とそれに対処できる技術の進歩により、排ガ
ス中の有害物質は確実に減少している。しかしＤＥにつ
いては、有害成分が主としてパティキュレートとして排
出されるという特異な事情から、規制も技術の開発もガ
ソリンエンジンに比べて遅れており、確実に浄化できる
排ガス浄化触媒の開発が望まれている。
【０００３】現在までに開発されているＤＥ排気ガス浄
化装置としては、大きく分けてトラップを用いる方法
（触媒無しと触媒付き）と、オープン型ＳＯＦ分解触媒
とが知られている。このうちトラップを用いる方法は、
ディーゼルパティキュレートを捕捉してその排出を規制
するものであり、特にドライスーツの比率の高い排気ガ
スに有効である。しかしながらトラップを用いる方法で
は、捕捉されたディーゼルパティキュレートを焼却する
ための再生処理装置が必要となり、再生時の触媒構造体
の割れ、アッシュによる閉塞あるいはシステムが複雑に
なるなど、実用上多くの課題を残している。
化装置としては、大きく分けてトラップを用いる方法
（触媒無しと触媒付き）と、オープン型ＳＯＦ分解触媒
とが知られている。このうちトラップを用いる方法は、
ディーゼルパティキュレートを捕捉してその排出を規制
するものであり、特にドライスーツの比率の高い排気ガ
スに有効である。しかしながらトラップを用いる方法で
は、捕捉されたディーゼルパティキュレートを焼却する
ための再生処理装置が必要となり、再生時の触媒構造体
の割れ、アッシュによる閉塞あるいはシステムが複雑に
なるなど、実用上多くの課題を残している。
【０００４】一方オープン型ＳＯＦ分解触媒は、例えば
特開平１−１７１６２６号公報に示されるように、ガソ
リンエンジンと同様に活性アルミナなどの担持層に白金
族金属などの触媒金属を担持した触媒が利用され、ＣＯ
やＨＣとともにＳＯＦを酸化分解して浄化している。こ
のオープン型ＳＯＦ分解触媒は、ドライスーツの除去率
が低いという欠点があるが、ドライスーツの量はＤＥや
燃料自体の改良によって低減することが可能であり、か
つ再生処理装置が不要という大きなメリットがあるた
め、今後の一段の技術の向上が期待されている。
特開平１−１７１６２６号公報に示されるように、ガソ
リンエンジンと同様に活性アルミナなどの担持層に白金
族金属などの触媒金属を担持した触媒が利用され、ＣＯ
やＨＣとともにＳＯＦを酸化分解して浄化している。こ
のオープン型ＳＯＦ分解触媒は、ドライスーツの除去率
が低いという欠点があるが、ドライスーツの量はＤＥや
燃料自体の改良によって低減することが可能であり、か
つ再生処理装置が不要という大きなメリットがあるた
め、今後の一段の技術の向上が期待されている。
【０００５】ところがオープン型ＳＯＦ分解触媒は、高
温下ではＳＯＦを効率良く分解可能であるが、低温条件
では触媒金属の触媒作用が低くＳＯＦの浄化性能が低下
するという欠点がある。そのためエンジン始動時やアイ
ドリング運転時などには、排ガスの温度が低く、未分解
のＳＯＦがハニカム通路内に付着し堆積する現象が起こ
る。そして付着し堆積したＳＯＦの被膜層により触媒の
活性点が覆われて、触媒性能が低下するという不具合が
あった。
温下ではＳＯＦを効率良く分解可能であるが、低温条件
では触媒金属の触媒作用が低くＳＯＦの浄化性能が低下
するという欠点がある。そのためエンジン始動時やアイ
ドリング運転時などには、排ガスの温度が低く、未分解
のＳＯＦがハニカム通路内に付着し堆積する現象が起こ
る。そして付着し堆積したＳＯＦの被膜層により触媒の
活性点が覆われて、触媒性能が低下するという不具合が
あった。
【０００６】またオープン型ＳＯＦ分解触媒において
は、高温域で排ガス中のＳＯ2 までも酸化されてＳＯ3
やＳＯ4 が生成し、サルフェートとなって逆にパティキ
ュレート量が増大するという問題がある。これは、ＳＯ
2 はパティキュレートとして測定されないが、ＳＯ3 や
ＳＯ4 はパティキュレートとして測定されるためであ
る。特にＤＥにおいては排ガス中に酸素ガスが多く存在
し、ＳＯ2 の酸化反応が生じやすい。
は、高温域で排ガス中のＳＯ2 までも酸化されてＳＯ3
やＳＯ4 が生成し、サルフェートとなって逆にパティキ
ュレート量が増大するという問題がある。これは、ＳＯ
2 はパティキュレートとして測定されないが、ＳＯ3 や
ＳＯ4 はパティキュレートとして測定されるためであ
る。特にＤＥにおいては排ガス中に酸素ガスが多く存在
し、ＳＯ2 の酸化反応が生じやすい。
【０００７】さらにオープン型ＳＯＦ分解触媒では、触
媒金属がＤＥ排ガス中に多量に含まれる硫黄の被毒を受
け、触媒金属の触媒活性が低下することが知られてい
る。すなわち、燃料中の硫黄から生成するＳＯ2 が触媒
担持層のアルミナと反応して硫酸アルミニウム（Ａｌ2
（ＳＯ4 ）3 ）が形成され、これが触媒金属を覆うため
に触媒活性が低下する。
媒金属がＤＥ排ガス中に多量に含まれる硫黄の被毒を受
け、触媒金属の触媒活性が低下することが知られてい
る。すなわち、燃料中の硫黄から生成するＳＯ2 が触媒
担持層のアルミナと反応して硫酸アルミニウム（Ａｌ2
（ＳＯ4 ）3 ）が形成され、これが触媒金属を覆うため
に触媒活性が低下する。
【０００８】一方、ボイラーなどの排ガス処理分野で
は、耐硫黄被毒性に優れたチタニア（ＴｉＯ2 ）を触媒
担持層に用い、それにＰｔ、Ｖなどの触媒金属を担持し
た触媒が開発され、実用に供されている。しかしこの種
の触媒はＳＯＦの吸着性がなく、低温域ではＨＣ及びＳ
ＯＦがそのまま排出されてしまう。そこで本願出願人
は、特開平４−２６７９２８号公報において、活性アル
ミナやゼオライトなどの吸着性の高いコート層をもち触
媒金属をもたない触媒を排ガス流の上流側に配置し、チ
タニアやシリカなどの吸着性の低いコート層をもつ担体
に触媒金属を担持した酸化触媒を下流側に配置した触媒
装置を提案している。
は、耐硫黄被毒性に優れたチタニア（ＴｉＯ2 ）を触媒
担持層に用い、それにＰｔ、Ｖなどの触媒金属を担持し
た触媒が開発され、実用に供されている。しかしこの種
の触媒はＳＯＦの吸着性がなく、低温域ではＨＣ及びＳ
ＯＦがそのまま排出されてしまう。そこで本願出願人
は、特開平４−２６７９２８号公報において、活性アル
ミナやゼオライトなどの吸着性の高いコート層をもち触
媒金属をもたない触媒を排ガス流の上流側に配置し、チ
タニアやシリカなどの吸着性の低いコート層をもつ担体
に触媒金属を担持した酸化触媒を下流側に配置した触媒
装置を提案している。
【０００９】この触媒装置によれば、上流側触媒ではＨ
Ｃ及びＳＯＦが低温時に吸着されるとともにＳＯ2 も吸
着されるが、上流側触媒は触媒金属をもたないためＳＯ
2 の酸化が防止されている。そして下流側触媒では、高
温時に上流側触媒から放出されたＨＣ及びＳＯＦが触媒
金属により酸化浄化される。一方、上流側触媒からはＳ
Ｏ2 も放出されるが、下流側触媒は吸着性が低いためＳ
Ｏ2 が吸着して酸化されるのが抑制され、サルフェート
の生成が防止されている。
Ｃ及びＳＯＦが低温時に吸着されるとともにＳＯ2 も吸
着されるが、上流側触媒は触媒金属をもたないためＳＯ
2 の酸化が防止されている。そして下流側触媒では、高
温時に上流側触媒から放出されたＨＣ及びＳＯＦが触媒
金属により酸化浄化される。一方、上流側触媒からはＳ
Ｏ2 も放出されるが、下流側触媒は吸着性が低いためＳ
Ｏ2 が吸着して酸化されるのが抑制され、サルフェート
の生成が防止されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された
触媒装置では、定常条件の場合には確かに効果がある。
しかしながら、低温時に上流側触媒に吸着・蓄積された
多量のＳＯ2 が高温時に放出されて下流側触媒に流入す
ると、下流側触媒の触媒金属と接触するＳＯ2 も少なか
らず存在し、それがサルフェートとして排出されるとい
う不具合があった。
触媒装置では、定常条件の場合には確かに効果がある。
しかしながら、低温時に上流側触媒に吸着・蓄積された
多量のＳＯ2 が高温時に放出されて下流側触媒に流入す
ると、下流側触媒の触媒金属と接触するＳＯ2 も少なか
らず存在し、それがサルフェートとして排出されるとい
う不具合があった。
【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、低温域でＨＣ及びＳＯＦを効率良く吸着し
てＨＣ及びＳＯＦの排出を防止するとともに、サルフェ
ートの生成をよく抑制し、かつ酸化触媒の硫黄被毒も防
止することを目的とする。
ものであり、低温域でＨＣ及びＳＯＦを効率良く吸着し
てＨＣ及びＳＯＦの排出を防止するとともに、サルフェ
ートの生成をよく抑制し、かつ酸化触媒の硫黄被毒も防
止することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のディーゼル排ガス用酸化触媒の特徴は、担体基材
と、担体基材表面に形成され触媒金属を担持した第１担
持層と、第１担持層の表面に形成され触媒金属を担持し
ない第２担持層とからなり、第１担持層は第２担持層よ
りディーゼル排ガス中の成分の吸着性が低いことにあ
る。
明のディーゼル排ガス用酸化触媒の特徴は、担体基材
と、担体基材表面に形成され触媒金属を担持した第１担
持層と、第１担持層の表面に形成され触媒金属を担持し
ない第２担持層とからなり、第１担持層は第２担持層よ
りディーゼル排ガス中の成分の吸着性が低いことにあ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】担体基材としては、コーディエラ
イトなどの耐熱性無機物や金属製のメタル担体が用いら
れ、その形状はハニカム型、ペレット型など従来と同様
とすることができる。第１担持層の材質としては排ガス
中の成分の吸着性が低いものが用いられ、シリカ（Ｓｉ
Ｏ2 ）、チタニア（ＴｉＯ2 ）、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ2 ）、チタン酸カリウム酸化物、あるいはこれらの複
合酸化物などを用いることができる。また第１担持層に
担持される触媒金属としては、白金（Ｐｔ）、パラジウ
ム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、銀（Ａｇ）などの貴金
属の他、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステ
ン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガ
ン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）などの卑金
属も用いられ、目的とする酸化力に応じて選択される。
この触媒金属の担持量としては、触媒体積１リットルに
対して０．１〜２．５ｇ程度が適当である。担持量はＨ
Ｃ、ＳＯＦの必要酸化力に応じて決められる。但し多く
担持しても効果が飽和するとともにコスト面での不具合
が発生する場合がある。
イトなどの耐熱性無機物や金属製のメタル担体が用いら
れ、その形状はハニカム型、ペレット型など従来と同様
とすることができる。第１担持層の材質としては排ガス
中の成分の吸着性が低いものが用いられ、シリカ（Ｓｉ
Ｏ2 ）、チタニア（ＴｉＯ2 ）、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ2 ）、チタン酸カリウム酸化物、あるいはこれらの複
合酸化物などを用いることができる。また第１担持層に
担持される触媒金属としては、白金（Ｐｔ）、パラジウ
ム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、銀（Ａｇ）などの貴金
属の他、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステ
ン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガ
ン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）などの卑金
属も用いられ、目的とする酸化力に応じて選択される。
この触媒金属の担持量としては、触媒体積１リットルに
対して０．１〜２．５ｇ程度が適当である。担持量はＨ
Ｃ、ＳＯＦの必要酸化力に応じて決められる。但し多く
担持しても効果が飽和するとともにコスト面での不具合
が発生する場合がある。
【００１４】第２担持層の材質としては、排ガス中の成
分の吸着性が第１担持層より高いものが用いられる。第
１担持層に例示した材質どうしであっても、第１担持層
に用いたものより吸着性がわずかでも高ければ用いるこ
とができる。しかしアルミナ、シリカーアルミナ、ゼオ
ライトなど、吸着性が特に高いものを用いることが望ま
しい。この第２担持層には触媒金属は担持されず、第２
担持層は単に吸着層として機能する。したがって第２担
持層の厚さは１０〜５０μｍの範囲とすることが望まし
い。第２担持層の厚さが１０μｍより薄いと吸着が困難
となりＨＣ及びＳＯＦの酸化浄化性能が低下する。また
５０μｍより厚くなると吸着されたＨＣ及びＳＯＦが第
１担持層に到達するのが困難となり、やはりＨＣ及びＳ
ＯＦの酸化浄化性能が低下する。
分の吸着性が第１担持層より高いものが用いられる。第
１担持層に例示した材質どうしであっても、第１担持層
に用いたものより吸着性がわずかでも高ければ用いるこ
とができる。しかしアルミナ、シリカーアルミナ、ゼオ
ライトなど、吸着性が特に高いものを用いることが望ま
しい。この第２担持層には触媒金属は担持されず、第２
担持層は単に吸着層として機能する。したがって第２担
持層の厚さは１０〜５０μｍの範囲とすることが望まし
い。第２担持層の厚さが１０μｍより薄いと吸着が困難
となりＨＣ及びＳＯＦの酸化浄化性能が低下する。また
５０μｍより厚くなると吸着されたＨＣ及びＳＯＦが第
１担持層に到達するのが困難となり、やはりＨＣ及びＳ
ＯＦの酸化浄化性能が低下する。
【００１５】もし第２担持層に触媒金属を担持したとす
ると、図７に示すようにＨＣ及びＳＯＦの吸着性とＳＯ
2 の吸着性には正の相関関係があるから、ＳＯ2 も第２
担持層に吸着され昇温時にはそれが単にＳＯ2 として放
出されずＳＯ3 まで酸化されて、サルフェート生成量が
増大してしまう。したがって第２担持層には触媒金属を
担持せず、単に吸着層として機能させている。
ると、図７に示すようにＨＣ及びＳＯＦの吸着性とＳＯ
2 の吸着性には正の相関関係があるから、ＳＯ2 も第２
担持層に吸着され昇温時にはそれが単にＳＯ2 として放
出されずＳＯ3 まで酸化されて、サルフェート生成量が
増大してしまう。したがって第２担持層には触媒金属を
担持せず、単に吸着層として機能させている。
【００１６】つまり本発明の酸化触媒では、低温時に表
層の第２担持層にＨＣ、ＳＯＦ及びＳＯ2 が吸着されて
蓄積される。第２担持層は触媒金属をもたないので、Ｈ
Ｃ、ＳＯＦ及びＳＯ2 は酸化されることなく蓄積され
る。ＨＣ及びＳＯＦは液相となり、毛細管現象により浸
透して第１担持層にまで吸着される。しかしＳＯ2 は低
温でもガス相でありＨＣ及びＳＯＦに比べて吸着されに
くく第１担持層にまで移動しにくいので、大部分が第２
担持層に吸着・蓄積される。したがって本発明の酸化触
媒では、低温域におけるパティキュレートの排出が抑制
されている。
層の第２担持層にＨＣ、ＳＯＦ及びＳＯ2 が吸着されて
蓄積される。第２担持層は触媒金属をもたないので、Ｈ
Ｃ、ＳＯＦ及びＳＯ2 は酸化されることなく蓄積され
る。ＨＣ及びＳＯＦは液相となり、毛細管現象により浸
透して第１担持層にまで吸着される。しかしＳＯ2 は低
温でもガス相でありＨＣ及びＳＯＦに比べて吸着されに
くく第１担持層にまで移動しにくいので、大部分が第２
担持層に吸着・蓄積される。したがって本発明の酸化触
媒では、低温域におけるパティキュレートの排出が抑制
されている。
【００１７】そして排ガスが高温になると、高温の排ガ
スは流速が大きいために、第２担持層に吸着したＨＣ、
ＳＯＦ及びＳＯ2 が触媒金属が存在する第１担持層の酸
化点まで拡散する時間が不足し、ＨＣ、ＳＯＦ及びＳＯ
2 はあまり酸化されずにそのまま排出される。しかしサ
ルフェートの生成がほとんど無いので、高温の排ガス自
体に起因するパティキュレートの排出量は少ない。
スは流速が大きいために、第２担持層に吸着したＨＣ、
ＳＯＦ及びＳＯ2 が触媒金属が存在する第１担持層の酸
化点まで拡散する時間が不足し、ＨＣ、ＳＯＦ及びＳＯ
2 はあまり酸化されずにそのまま排出される。しかしサ
ルフェートの生成がほとんど無いので、高温の排ガス自
体に起因するパティキュレートの排出量は少ない。
【００１８】一方、低温時に第２担持層から第１担持層
にまで蓄積されていたＨＣ及びＳＯＦは、高温下で第１
担持層の触媒金属によって効率よく酸化されて浄化され
る。また第２担持層に蓄積されていたＳＯ2 は、第２担
持層が拡散抵抗層となり第１担持層に到達することな
く、したがってサルフェートを生成することなく第２担
持層からそのまま放出される。すなわち低温時に蓄積さ
れていたＨＣ、ＳＯＦ及びＳＯ2 に起因するパティキュ
レートの排出も大きく抑制されている。
にまで蓄積されていたＨＣ及びＳＯＦは、高温下で第１
担持層の触媒金属によって効率よく酸化されて浄化され
る。また第２担持層に蓄積されていたＳＯ2 は、第２担
持層が拡散抵抗層となり第１担持層に到達することな
く、したがってサルフェートを生成することなく第２担
持層からそのまま放出される。すなわち低温時に蓄積さ
れていたＨＣ、ＳＯＦ及びＳＯ2 に起因するパティキュ
レートの排出も大きく抑制されている。
【００１９】さらに本発明の酸化触媒では、触媒金属は
吸着性の低い第１担持層に担持され、吸着性が高い第１
担持層と分離されている。したがってＳＯ2 とアルミナ
などとの反応が生じにくいとともに、生じたとしても触
媒金属には影響がない。また触媒金属の酸化活性を失活
させるＰ、Ｓ、Ｚｎなどの被毒物質が第２担持層に吸着
されるので、触媒金属の被毒が防止されＨＣ、ＳＯＦの
酸化力が向上するとともに、その性能がいつまでも続
く。
吸着性の低い第１担持層に担持され、吸着性が高い第１
担持層と分離されている。したがってＳＯ2 とアルミナ
などとの反応が生じにくいとともに、生じたとしても触
媒金属には影響がない。また触媒金属の酸化活性を失活
させるＰ、Ｓ、Ｚｎなどの被毒物質が第２担持層に吸着
されるので、触媒金属の被毒が防止されＨＣ、ＳＯＦの
酸化力が向上するとともに、その性能がいつまでも続
く。
【００２０】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。 （実施例）図１に本発明の一実施例の排ガス用酸化触媒
の要部拡大断面図を示す。この酸化触媒は、コーディエ
ライトからなるハニカム形状の担体基材（１）と、担体
基材（１）表面に被覆形成された第１担持層（２）と、
第１担持層（２）の表面に被覆形成された第２担持層
（３）とから構成されている。
的に説明する。 （実施例）図１に本発明の一実施例の排ガス用酸化触媒
の要部拡大断面図を示す。この酸化触媒は、コーディエ
ライトからなるハニカム形状の担体基材（１）と、担体
基材（１）表面に被覆形成された第１担持層（２）と、
第１担持層（２）の表面に被覆形成された第２担持層
（３）とから構成されている。
【００２１】担体基材（１）は、直径１４０ｍｍ、長さ
１３０ｍｍ、セル数４００〜３００セル／ｉｎ2 、セル
壁厚０．０５〜０．２ｍｍの円柱状ハニカム担体であ
る。下層の第１担持層（２）は、ＴｉＯ2 とＰｔとから
構成され、ＴｉＯ2 の二次粒子（２０）表面にＰｔ（２
１）が高分散担持されている。第１担持層（２）は担体
基材（１）１リットルに対して５０ｇ、厚さ２０μｍに
形成され、Ｐｔ（２１）は担体基材（１）１リットルに
対して０．５ｇ担持されている。また上層の第２担持層
（３）は、活性アルミナ粉末（３０）のみからなり、担
体基材（１）１リットルに対して５０ｇ、厚さ２０μｍ
に形成されている。第１担持層（２）は、予めＰｔ（２
１）が含浸担持されたＴｉＯ2 粉末をスラリーとして担
体基材（１）に付着させ、乾燥・焼成して形成されてい
る。また第２担持層（３）はアルミナ粉末をスラリーと
して第１担持層（２）表面に付着させ、乾燥・焼成して
形成されている。
１３０ｍｍ、セル数４００〜３００セル／ｉｎ2 、セル
壁厚０．０５〜０．２ｍｍの円柱状ハニカム担体であ
る。下層の第１担持層（２）は、ＴｉＯ2 とＰｔとから
構成され、ＴｉＯ2 の二次粒子（２０）表面にＰｔ（２
１）が高分散担持されている。第１担持層（２）は担体
基材（１）１リットルに対して５０ｇ、厚さ２０μｍに
形成され、Ｐｔ（２１）は担体基材（１）１リットルに
対して０．５ｇ担持されている。また上層の第２担持層
（３）は、活性アルミナ粉末（３０）のみからなり、担
体基材（１）１リットルに対して５０ｇ、厚さ２０μｍ
に形成されている。第１担持層（２）は、予めＰｔ（２
１）が含浸担持されたＴｉＯ2 粉末をスラリーとして担
体基材（１）に付着させ、乾燥・焼成して形成されてい
る。また第２担持層（３）はアルミナ粉末をスラリーと
して第１担持層（２）表面に付着させ、乾燥・焼成して
形成されている。
【００２２】（比較例）図２に比較例の触媒装置を示
す。この触媒装置は特開平４−２６７９２８号公報に開
示されたものであり、上流側触媒（４）と下流側触媒
（５）が直列に触媒コンバータ（６）にシール材（６
０）を介して収納されている。上流側触媒（４）は、実
施例と同様の担体基材に活性アルミナからなり図示しな
い上流側コート層が形成され、触媒金属は担持されてい
ない。また下流側触媒（５）は、実施例と同様の担体基
材にＴｉＯ2 からなり図示しない下流側コート層が形成
され、それにＰｔが担持されて構成されている。上流側
コート層及び下流側コート層は、担体基材１リットルに
対してそれぞれ５０ｇ形成され、下流側触媒ではＰｔは
担体基材１リットルに対して０．５ｇ担持されている。
す。この触媒装置は特開平４−２６７９２８号公報に開
示されたものであり、上流側触媒（４）と下流側触媒
（５）が直列に触媒コンバータ（６）にシール材（６
０）を介して収納されている。上流側触媒（４）は、実
施例と同様の担体基材に活性アルミナからなり図示しな
い上流側コート層が形成され、触媒金属は担持されてい
ない。また下流側触媒（５）は、実施例と同様の担体基
材にＴｉＯ2 からなり図示しない下流側コート層が形成
され、それにＰｔが担持されて構成されている。上流側
コート層及び下流側コート層は、担体基材１リットルに
対してそれぞれ５０ｇ形成され、下流側触媒ではＰｔは
担体基材１リットルに対して０．５ｇ担持されている。
【００２３】（試験例）上記の構成の実施例及び比較例
の酸化触媒及び触媒装置をＤＥの排気系にそれぞれ装着
し、一定のエンジン回転数（２０００ｒｐｍ）で負荷を
変更しながら、排ガス温度を６００℃から２００℃まで
降温させ、その後再度６００℃とする条件で、各排ガス
温度におけるＰＭ（Particulate Matter）浄化率を測定
した。実施例の酸化触媒の結果を図３に、比較例の触媒
装置の結果を図４にそれぞれ示す。
の酸化触媒及び触媒装置をＤＥの排気系にそれぞれ装着
し、一定のエンジン回転数（２０００ｒｐｍ）で負荷を
変更しながら、排ガス温度を６００℃から２００℃まで
降温させ、その後再度６００℃とする条件で、各排ガス
温度におけるＰＭ（Particulate Matter）浄化率を測定
した。実施例の酸化触媒の結果を図３に、比較例の触媒
装置の結果を図４にそれぞれ示す。
【００２４】図３及び図４より、実施例及び比較例とも
に排ガス温度が低下するにつれてＰＭ浄化率が向上して
いる。これは低温域における第２担持層及び上流側触媒
のＳＯＦ吸着作用に起因する。しかし比較例では、排ガ
ス温度を２００℃から再度６００℃とした場合にＰＭ浄
化率がマイナスとなっている。ＰＭ浄化率がマイナスと
いうことは、触媒中で新たなＰＭが増加したことを示
し、サルフェートが多量に生成したことを意味する。し
かし実施例では排ガス温度を２００℃から再度６００℃
としてもＰＭ浄化率はゼロであり、サルフェートがほと
んど生成していない。
に排ガス温度が低下するにつれてＰＭ浄化率が向上して
いる。これは低温域における第２担持層及び上流側触媒
のＳＯＦ吸着作用に起因する。しかし比較例では、排ガ
ス温度を２００℃から再度６００℃とした場合にＰＭ浄
化率がマイナスとなっている。ＰＭ浄化率がマイナスと
いうことは、触媒中で新たなＰＭが増加したことを示
し、サルフェートが多量に生成したことを意味する。し
かし実施例では排ガス温度を２００℃から再度６００℃
としてもＰＭ浄化率はゼロであり、サルフェートがほと
んど生成していない。
【００２５】また、よく見ると、６００℃、５００℃、
４００℃及び３００℃のＰＭ浄化率は実施例の触媒の方
が比較例より高い。これは、実施例の触媒の方が硫黄被
毒が少ないためであると考えられる。この試験結果よ
り、実施例及び比較例における触媒作用は以下のように
説明される。
４００℃及び３００℃のＰＭ浄化率は実施例の触媒の方
が比較例より高い。これは、実施例の触媒の方が硫黄被
毒が少ないためであると考えられる。この試験結果よ
り、実施例及び比較例における触媒作用は以下のように
説明される。
【００２６】＜実施例の酸化触媒＞最初の６００℃及び
５００℃においては、排ガス中のＨＣ、ＳＯＦ及びＳＯ
2は第２担持層（２）に吸着されるものの、排ガスの流
速が十分大きいために、Ｐｔ（２１）が存在する第１担
持層（２０）の酸化点まで拡散する時間が不足し、ＨＣ
及びＳＯＦが酸化される確率は低い。しかし排ガス中の
ＳＯ2 も酸化されずにそのまま排出され、サルフェート
の生成は少ない。したがってＰＭ浄化率が比較的小さい
ものの、正の浄化率を示している。
５００℃においては、排ガス中のＨＣ、ＳＯＦ及びＳＯ
2は第２担持層（２）に吸着されるものの、排ガスの流
速が十分大きいために、Ｐｔ（２１）が存在する第１担
持層（２０）の酸化点まで拡散する時間が不足し、ＨＣ
及びＳＯＦが酸化される確率は低い。しかし排ガス中の
ＳＯ2 も酸化されずにそのまま排出され、サルフェート
の生成は少ない。したがってＰＭ浄化率が比較的小さい
ものの、正の浄化率を示している。
【００２７】次に４００〜２００℃の排ガス低温域で
は、図５に示すようにＨＣ及びＳＯＦは第２担持層
（３）に吸着され、これは液相であるため毛細管現象に
よりかなりの部分が第１担持層（２）にまで移動して吸
着される。一方、排ガス中のＳＯ2も第２担持層（３）
に吸着されるが、ガス相での吸着であるため第１担持層
（２）まで移動することは困難であり、そのまま排出さ
れるものもある。したがってＨＣ及びＳＯＦの吸着によ
る蓄積と、サルフェートが生成しないことにより、図３
に示すようにＰＭ浄化率は十分高い。
は、図５に示すようにＨＣ及びＳＯＦは第２担持層
（３）に吸着され、これは液相であるため毛細管現象に
よりかなりの部分が第１担持層（２）にまで移動して吸
着される。一方、排ガス中のＳＯ2も第２担持層（３）
に吸着されるが、ガス相での吸着であるため第１担持層
（２）まで移動することは困難であり、そのまま排出さ
れるものもある。したがってＨＣ及びＳＯＦの吸着によ
る蓄積と、サルフェートが生成しないことにより、図３
に示すようにＰＭ浄化率は十分高い。
【００２８】なお６００℃におけるＰＭ浄化率が低いの
はサルフェート生成が生じるからであり、温度低下とと
もにＰＭ浄化率が向上しているのはサルフェート生成量
が減少していることによる。そして排ガス温度が２００
℃から６００℃になると、第１担持層（２）に吸着・蓄
積されていたＨＣ及びＳＯＦは、ガス化して第１担持層
（２）のＰｔ（２１）により酸化浄化され、ＣＯ2 及び
Ｈ2 Ｏとなって排出される。また第２担持層（３）に吸
着・蓄積されていたＨＣ及びＳＯＦはそのまま排出され
るが、その量は僅かである。一方、第２担持層（３）に
吸着されていたＳＯ2 は、第１担持層（２）のＰｔ（２
１）と接触することなく、つまり酸化されることなくそ
のまま第２担持層（３）から放出され、サルフェートの
生成がほとんど無い。また第１担持層（２）はＳＯ2 と
接触することがほとんど無いので、Ｐｔ（２１）の硫黄
被毒も防止されている。したがって２００℃から再度６
００℃に昇温した場合には、ＨＣ及びＳＯＦの浄化量と
ＨＣ及びＳＯＦの排出量及びサルフェートの生成量とが
相殺され、ＰＭ浄化率がほとんどゼロとなるが、マイナ
スとなることはない。 ＜比較例の触媒装置＞一方、比較例の触媒装置では、最
初の６００℃及び５００℃においては、排ガス中のＨ
Ｃ、ＳＯＦ及びＳＯ2 は上流側触媒（４）に吸着される
ものの、排ガスの流速が十分大きいために、Ｐｔが存在
する下流側触媒（５）に流入する。しかし下流側触媒
（５）は吸着性が低いので、大部分は吸着されずＨＣ及
びＳＯＦの一部がＰｔで酸化されて排出される。そして
排ガス中のＳＯ2 も酸化されずに大部分がそのまま排出
され、サルフェートの生成は少ない。したがってＰＭ浄
化率が比較的小さいが、正の浄化率を示している。
はサルフェート生成が生じるからであり、温度低下とと
もにＰＭ浄化率が向上しているのはサルフェート生成量
が減少していることによる。そして排ガス温度が２００
℃から６００℃になると、第１担持層（２）に吸着・蓄
積されていたＨＣ及びＳＯＦは、ガス化して第１担持層
（２）のＰｔ（２１）により酸化浄化され、ＣＯ2 及び
Ｈ2 Ｏとなって排出される。また第２担持層（３）に吸
着・蓄積されていたＨＣ及びＳＯＦはそのまま排出され
るが、その量は僅かである。一方、第２担持層（３）に
吸着されていたＳＯ2 は、第１担持層（２）のＰｔ（２
１）と接触することなく、つまり酸化されることなくそ
のまま第２担持層（３）から放出され、サルフェートの
生成がほとんど無い。また第１担持層（２）はＳＯ2 と
接触することがほとんど無いので、Ｐｔ（２１）の硫黄
被毒も防止されている。したがって２００℃から再度６
００℃に昇温した場合には、ＨＣ及びＳＯＦの浄化量と
ＨＣ及びＳＯＦの排出量及びサルフェートの生成量とが
相殺され、ＰＭ浄化率がほとんどゼロとなるが、マイナ
スとなることはない。 ＜比較例の触媒装置＞一方、比較例の触媒装置では、最
初の６００℃及び５００℃においては、排ガス中のＨ
Ｃ、ＳＯＦ及びＳＯ2 は上流側触媒（４）に吸着される
ものの、排ガスの流速が十分大きいために、Ｐｔが存在
する下流側触媒（５）に流入する。しかし下流側触媒
（５）は吸着性が低いので、大部分は吸着されずＨＣ及
びＳＯＦの一部がＰｔで酸化されて排出される。そして
排ガス中のＳＯ2 も酸化されずに大部分がそのまま排出
され、サルフェートの生成は少ない。したがってＰＭ浄
化率が比較的小さいが、正の浄化率を示している。
【００２９】次に４００〜２００℃の排ガス低温域で
は、図６に示すようにＨＣ及びＳＯＦは上流側触媒
（４）に吸着される。またＳＯ2 も大部分が上流側触媒
（４）に吸着され、そのまま下流側へ流れるものもあ
る。したがって低温域でのＰＭ浄化率は実施例と差異が
なく、高いＰＭ浄化率を示している。なお６００℃にお
けるＰＭ浄化率が低いのはサルフェート生成が生じるか
らであり、温度低下とともにＰＭ浄化率が向上している
のはサルフェート生成量が減少していることによる。但
し、６００〜３００℃のＰＭ浄化率が実施例に比べて低
いのは、硫黄被毒によるＳＯＦ浄化率の低下に起因して
いる。
は、図６に示すようにＨＣ及びＳＯＦは上流側触媒
（４）に吸着される。またＳＯ2 も大部分が上流側触媒
（４）に吸着され、そのまま下流側へ流れるものもあ
る。したがって低温域でのＰＭ浄化率は実施例と差異が
なく、高いＰＭ浄化率を示している。なお６００℃にお
けるＰＭ浄化率が低いのはサルフェート生成が生じるか
らであり、温度低下とともにＰＭ浄化率が向上している
のはサルフェート生成量が減少していることによる。但
し、６００〜３００℃のＰＭ浄化率が実施例に比べて低
いのは、硫黄被毒によるＳＯＦ浄化率の低下に起因して
いる。
【００３０】しかし排ガス温度が２００℃から６００℃
になると、吸着されていたＨＣ、ＳＯＦ及びＳＯ2 は上
流側触媒（４）から放出されて下流側触媒（５）に流入
する。そして下流側触媒（５）中のＰｔと接触し、ＨＣ
及びＳＯＦは酸化によりＣＯ 2 及びＨ2 Ｏとなって排出
される。しかし上流側触媒（４）に蓄積されていた多量
のＳＯ2 も酸化され、サルフェートが多量に生成してし
まう。したがって比較例では２００℃から６００℃に昇
温した時にサルフェートの生成量がＨＣ及びＳＯＦの浄
化量を大きく上回り、ＰＭ浄化率が負の値となってしま
う。
になると、吸着されていたＨＣ、ＳＯＦ及びＳＯ2 は上
流側触媒（４）から放出されて下流側触媒（５）に流入
する。そして下流側触媒（５）中のＰｔと接触し、ＨＣ
及びＳＯＦは酸化によりＣＯ 2 及びＨ2 Ｏとなって排出
される。しかし上流側触媒（４）に蓄積されていた多量
のＳＯ2 も酸化され、サルフェートが多量に生成してし
まう。したがって比較例では２００℃から６００℃に昇
温した時にサルフェートの生成量がＨＣ及びＳＯＦの浄
化量を大きく上回り、ＰＭ浄化率が負の値となってしま
う。
【００３１】つまり本実施例の酸化触媒によれば、低温
時に吸着・蓄積されたＳＯ2 を高温時にサルフェートを
生成することなく排出でき、低温から高温まで広い温度
ウィンドウでＰＭを浄化することができる。
時に吸着・蓄積されたＳＯ2 を高温時にサルフェートを
生成することなく排出でき、低温から高温まで広い温度
ウィンドウでＰＭを浄化することができる。
【００３２】
【発明の効果】すなわち本発明のディーゼル排ガス用酸
化触媒によれば、低温時に吸着・蓄積されたＳＯ2 が高
温時にサルフェートを生成しにくい。したがって排ガス
中のＳＯ2 をほとんどそのまま排出することができ、Ｈ
Ｃ及びＳＯＦのみを効率よく浄化することができるの
で、低温から高温まで高いＰＭ浄化率が得られ、ＰＭ浄
化の温度ウィンドウが拡大される。
化触媒によれば、低温時に吸着・蓄積されたＳＯ2 が高
温時にサルフェートを生成しにくい。したがって排ガス
中のＳＯ2 をほとんどそのまま排出することができ、Ｈ
Ｃ及びＳＯＦのみを効率よく浄化することができるの
で、低温から高温まで高いＰＭ浄化率が得られ、ＰＭ浄
化の温度ウィンドウが拡大される。
【００３３】また、触媒金属の酸化活性を失活させる
Ｐ、Ｓ、Ｚｎなどの被毒物質が第２担持層に吸着される
ため、触媒金属の酸化力の低下を防止することができ
る。したがって本発明の酸化触媒では、従来に比べて排
ガスとの接触面積を小さくしても従来と同等以上の浄化
性能が得られるので、触媒容積を小さくすることがで
き、軽量化及び配置スペース面で有利である。
Ｐ、Ｓ、Ｚｎなどの被毒物質が第２担持層に吸着される
ため、触媒金属の酸化力の低下を防止することができ
る。したがって本発明の酸化触媒では、従来に比べて排
ガスとの接触面積を小さくしても従来と同等以上の浄化
性能が得られるので、触媒容積を小さくすることがで
き、軽量化及び配置スペース面で有利である。
【図１】本発明の一実施例の酸化触媒の要部を示す模式
的説明図である。
的説明図である。
【図２】比較例の触媒装置の正面図である。
【図３】本発明の一実施例の酸化触媒の排ガス温度とＰ
Ｍ浄化率との関係を示すグラフである。
Ｍ浄化率との関係を示すグラフである。
【図４】比較例の触媒装置の排ガス温度とＰＭ浄化率と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施例の酸化触媒の浄化機構を示す
説明図である。
説明図である。
【図６】比較例の触媒装置の浄化機構を示す説明図であ
る。
る。
【図７】ＨＣ及びＳＯＦの吸着量とＳＯ2 の吸着量との
相関関係を示すグラフである。
相関関係を示すグラフである。
１：担体基材 ２：第１担持層
３：第２担持層 ３０：アルミナ ２０：ＴｉＯ2
２１：Ｐｔ
３：第２担持層 ３０：アルミナ ２０：ＴｉＯ2
２１：Ｐｔ
Claims (1)
- 【請求項１】 担体基材と、該担体基材表面に形成され
触媒金属を担持した第１担持層と、該第１担持層の表面
に形成され触媒金属を担持しない第２担持層とからな
り、該第１担持層は該第２担持層よりディーゼル排ガス
中の成分の吸着性が低いことを特徴とするディーゼル排
ガス用酸化触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7320313A JPH09155205A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | ディーゼル排ガス用酸化触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7320313A JPH09155205A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | ディーゼル排ガス用酸化触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09155205A true JPH09155205A (ja) | 1997-06-17 |
Family
ID=18120101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7320313A Pending JPH09155205A (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | ディーゼル排ガス用酸化触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09155205A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002520136A (ja) * | 1998-07-10 | 2002-07-09 | ゴール ライン エンビロンメンタル テクノロジーズ エルエルシー | イオウ化合物を含有する排ガスを処理する方法と触媒／吸着材 |
| KR100387862B1 (ko) * | 2001-01-16 | 2003-06-18 | 현대자동차주식회사 | 고효율 디젤 산화촉매 |
| JP2005211862A (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Toyota Motor Corp | 排気浄化触媒 |
| JP2007275823A (ja) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 反応器、反応器の製造方法、及び反応器用単位部材 |
| JP2007315274A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2011220123A (ja) * | 2010-04-05 | 2011-11-04 | Toyota Motor Corp | 排気浄化触媒 |
| KR101326924B1 (ko) * | 2011-09-21 | 2013-11-11 | 현대자동차주식회사 | 차량의 촉매 코팅액 제조방법 및 이를 이용한 촉매체 제조방법 및 촉매체 |
-
1995
- 1995-12-08 JP JP7320313A patent/JPH09155205A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002520136A (ja) * | 1998-07-10 | 2002-07-09 | ゴール ライン エンビロンメンタル テクノロジーズ エルエルシー | イオウ化合物を含有する排ガスを処理する方法と触媒／吸着材 |
| KR100387862B1 (ko) * | 2001-01-16 | 2003-06-18 | 현대자동차주식회사 | 고효율 디젤 산화촉매 |
| JP2005211862A (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Toyota Motor Corp | 排気浄化触媒 |
| JP2007275823A (ja) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 反応器、反応器の製造方法、及び反応器用単位部材 |
| JP2007315274A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2011220123A (ja) * | 2010-04-05 | 2011-11-04 | Toyota Motor Corp | 排気浄化触媒 |
| KR101326924B1 (ko) * | 2011-09-21 | 2013-11-11 | 현대자동차주식회사 | 차량의 촉매 코팅액 제조방법 및 이를 이용한 촉매체 제조방법 및 촉매체 |
| US9138723B2 (en) | 2011-09-21 | 2015-09-22 | Hyundai Motor Company | Method of manufacturing catalyst coating solution and catalyst body using the same |
| US9486780B2 (en) | 2011-09-21 | 2016-11-08 | Hyundai Motor Company | Catalyst coating liquid manufacturing method and catalyst body thereby |
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