JPH0938489A - エンジンの排気ガス浄化用触媒およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＨＣ吸着剤層が有するＨＣ成分の吸着機能を
損なうことなく、触媒活性種の熱劣化を効果的に防止す
る。 【解決手段】 エンジンの排気系に設置される排気ガス
浄化用触媒であって、モノリス型担体１からなる触媒担
体上にＨＣ吸着剤層３を担持させ、このＨＣ吸着剤層３
上に酸化セリウム４と、酸化ネオジウム５とを同層に担
持させるとともに、その上に貴金属またはその酸化物か
らなる触媒活性種６を担持させてなるエンジンの排気ガ
ス浄化用触媒およびその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、エンジンの排気ガ
ス中に含まれるＨＣ成分を浄化するエンジンの排気ガス
浄化用触媒およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車等に搭載されたエンジン
の排気ガス中には、ＨＣ（炭化水素）成分等の大気汚染
物質が含まれているので、エンジンの排気通路に排気ガ
ス浄化用触媒を有する排気ガス浄化装置を設置すること
により、排気ガス中のＨＣ成分を酸化して浄化すること
が行われているが、上記排気ガス浄化触媒が加熱されて
２５０°Ｃ程度の活性化温度以上にならないと、排気ガ
スを十分に浄化することができないという問題がある。
特に、エンジンの始動直後においては、排気ガス中のＨ
Ｃ濃度が高いので、このＨＣ成分を効果的に酸化して排
気ガスを浄化できるようにすることが望まれている。

【０００３】このため、例えば特開平３−２６２５４１
号公報に示されるように、モノリス型の担体上にゼオラ
イト層からなるＨＣ吸着剤層を担持させるとともに、プ
ラチナ、パラジウムおよびロジウム等の貴金属からなる
触媒活性種を上記ＨＣ吸着剤層に担持させてなるエンジ
ンの排気ガス浄化用触媒が提案されている。

【０００４】上記排気ガス浄化用触媒は、エンジンの始
動直後において触媒活性種が十分に加熱されていない不
活性状態にある場合に、エンジンの排気ガス中に含まれ
たＨＣ成分を上記ゼオライト層からなるＨＣ吸着剤層に
吸着させることにより、上記ＨＣ成分が大気中に放出さ
れるのを防止し、かつ触媒活性種が排気ガスにより加熱
されて活性化した後に、ゼオライト層から離脱したＨＣ
成分の酸化を上記触媒活性種の触媒作用により促進して
排気ガスを浄化するように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記触媒活性種を長期
間に亘って使用すると、その熱劣化によりＨＣ成分の浄
化能が低下する傾向がある。これは、触媒活性種を構成
する上記貴金属が加熱されてシンタリング（凝集）現象
が生じることに起因すると考えられる。また、上記触媒
活性種として活性の高い酸化パラジウム等の貴金属酸化
物を使用した場合、この貴金属酸化物が加熱されると、
例えば酸化パラジウムが活性の低いパラジウムに還元さ
れることにより、上記ＨＣ成分の浄化能が低下し易いと
いう問題がある。

【０００６】上記触媒活性種の浄化能が低下するのを防
止するためには、図７に示すように、酸素吸蔵能力を有
する酸化セリウム（ＣｅＯ₂）４ａの粒子を助触媒とし
てＨＣ吸着剤層３に担持させるとともに、上記酸化セリ
ウム４ａ上に酸化ネオジウム５ａの粒子を担持させ、さ
らにその上に酸化パラジウム等の触媒活性種６ａを担持
させて、上記ＨＣ吸着剤層３から離脱したＨＣ成分に上
記酸化セリウム４ａから放出される酸素を接触させるよ
うに構成することにより、触媒活性種６ａの還元を防止
するとともに、この触媒活性種６ａが凝集するシンタリ
ング現象の発生を上記酸化ネオジウム５ａによって防止
することが望ましい。

【０００７】また、上記のようにＨＣ吸着剤層３に酸化
セリウム４ａを担持させるように構成した場合には、酸
化セリウム４ａから放出される酸素によってＨＣ吸着剤
層３から離脱したＨＣ成分を効果的に酸化し、その浄化
を促進することができる。

【０００８】しかし、上記のようにＨＣ吸着剤層３ａ上
に、酸化セリウム４ａの層と、酸化ネオジウム５ａの層
と、触媒活性種６ａの層とを形成した場合には、ＨＣ吸
着剤層３の表面が三重に被覆されることになるため、排
気ガス中に含まれた排気ガスが上記ＨＣ吸着剤層３に到
達することが困難となり、このＨＣ吸着剤層３が有する
ＨＣ成分の吸着機能が損なわれるという問題がある。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、ＨＣ吸着剤層が有するＨＣ成分の吸
着機能を損なうことなく、触媒活性種の熱劣化を効果的
に防止できるエンジンの排気ガス浄化用触媒およびその
製造方法を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
エンジンの排気系に設置される排気ガス浄化用触媒であ
って、触媒担体上にＨＣ吸着剤層を担持させ、このＨＣ
吸着剤層上に酸化セリウムと、酸化ネオジウムとを同層
に担持させるとともに、その上に触媒活性種を担持させ
たものである。

【００１１】この構成によれば、ＨＣ吸着剤層上に担持
された酸化ネオジウムにより、貴金属からなる触媒活性
種が熱劣化することに起因する活性の低下が効果的に抑
制されることになる。また、上記酸化ネオジウムと酸化
セリウムとを同層に担持させたため、上記ＨＣ吸着剤層
の表面が過度に被覆されることが防止され、そのＨＣ成
分の吸着機能を損なうことなく、上記触媒活性種の熱劣
化を抑制する機能が得られることになる。

【００１２】請求項２に係る発明は、上記請求項１記載
のエンジンの排気ガス浄化用触媒において、ゼオライト
からなるＨＣ吸着剤層を触媒担体上に担持させたもので
ある。

【００１３】この構成によれば、耐熱性およびＨＣ吸着
性が優れたゼオライトによってＨＣ吸着剤層を形成した
ため、このＨＣ吸着剤層が熱劣化してＨＣ成分の吸着性
能が低下することが効果的に防止され、エンジンの始動
直後に多量に排出されたＨＣ成分が効果的に上記ＨＣ吸
着剤層に吸着されることになる。

【００１４】請求項３に係る発明は、上記請求項１また
は２記載のエンジンの排気ガス浄化用触媒において、触
媒担体の容積に対する酸化セリウムの担持量を５０〜１
００ｇ／ｌの範囲内に設定したものである。

【００１５】この構成によれば、酸化セリウムによって
ＨＣ吸着剤層の表面が過度に被覆されることなく、ＨＣ
吸着剤層に吸着されたＨＣ成分を酸化させるのに十分な
酸素が酸化セリウムに吸蔵されることになる。

【００１６】請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３
のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化用触媒にお
いて、触媒担体の容積に対する酸化ネオジウムの担持量
を６〜４８ｇ／ｌの範囲内に設定したものである。

【００１７】この構成によれば、酸化ネオジウムによっ
て上記ＨＣ吸着剤層の表面が過度に被覆されることな
く、酸化ネオジウムによって触媒活性種の熱劣化が効果
的に抑制されることになる。

【００１８】請求項５に係る発明は、上記請求項１〜４
のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化用触媒にお
いて、触媒担体の容積に対するパラジウムからなる触媒
活性種の担持量を３〜１５ｇ／ｌの範囲内に設定したも
のである。

【００１９】この構成によれば、触媒活性種によってＨ
Ｃ吸着剤層の表面が過度に被覆されることなく、ＨＣ吸
着剤層に吸着されたＨＣ成分を上記触媒活性種によって
ＨＣ成分が効果的に浄化されることになる。

【００２０】請求項６に係る発明は、エンジンの排気系
に設置される排気ガス浄化用触媒の製造方法であって、
触媒担体上にＨＣ吸着剤を担持させてＨＣ吸着剤層を形
成した後、このＨＣ吸着剤層にセリウム化合物およびネ
オジウム化合物を含有する溶液を含浸させてこれを乾燥
させた後に、上記ＨＣ吸着剤層に貴金属化合物を含有す
る溶液を含浸させ、これらを焼成することによりセリウ
ム化合物およびネオジウム化合物を酸化セリウムおよび
酸化ネオジウムの粒子に変化させるとともに、上記貴金
属化合物を貴金属の粒子からなる触媒活性種に変化させ
てこれらを上記ＨＣ吸着剤層に担持させるように構成し
たものである。

【００２１】この構成によれば、触媒活性種の熱劣化を
抑制する機能を有する酸化ネオジウムの粒子と、酸素吸
蔵能力を有する酸化セリウムの粒子とがＨＣ吸着剤層上
に同層に担持されるとともに、その上にＨＣ成分を酸化
させてこれを効果的に浄化する貴金属の粒子からなる触
媒活性種が担持された排気ガス浄化用触媒が得られるこ
とになる。

【００２２】請求項７に係る発明は、上記請求項６記載
のエンジンの排気ガス浄化用触媒の製造方法において、
触媒担体の容積に対する酸化セリウムの担持量が５０〜
１００ｇ／ｌの範囲内となるとともに、触媒担体の容積
に対する酸化ネオジウムの担持量が６〜４８ｇ／ｌの範
囲内となるようにセリウム化合物およびネオジウム化合
物を含有する溶液の濃度および含浸量を設定し、かつ上
記触媒担体の容積に対するパラジウムからなる触媒活性
種の担持量が３〜１５ｇ／ｌの範囲内となるように貴金
属化合物を含有する溶液の濃度および含浸量を設定した
ものである。

【００２３】この構成によれば、ＨＣ吸着剤層の表面が
過度に被覆されることなく、ＨＣ吸着剤層に吸着された
ＨＣ成分を十分に浄化させる得る量の酸素を吸蔵する酸
化セリウムと、触媒活性種の熱劣化を抑制し得る量の酸
化ネオジウムと、ＨＣ成分を効果的に浄化し得る量のパ
ラジウムからなる触媒活性種とが担持された排気ガス浄
化用触媒が得られることになる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明に係る
エンジンの排気ガス浄化用触媒の実施形態を示してい
る。この排気ガス浄化用触媒は、エンジンから排出され
た排気ガスが導入される複数の貫通孔２を有するモノリ
ス型担体１と、上記貫通孔２の内壁面に担持されたＨＣ
吸着剤層３とを有している。このＨＣ吸着剤層３上に
は、酸化セリウム（ＣｅＯ₂）４の粒子と、酸化ネオジ
ウム（ＮｄＯ）５の粒子とが同層に担持されるととも
に、その上に触媒活性種６が担持されている。

【００２５】上記ＨＣ吸着剤層３は、ＨＣ成分が吸着さ
れる多数の細孔を有し、かつ所定の耐熱性を有する多孔
質体であれば、その材質は問わない。そして、上記ＨＣ
吸着剤層３としてゼオライトを使用する場合、ケイバン
比が任意の値のものを使用することができるが、各種の
ＨＣ成分を効果的に吸着するためには、細孔の孔径が所
定値以上に形成されたＦＡＵ型ゼオライト（Ｙ型ゼオラ
イト）、ＭＦＩ型ゼオライト（ＺＳＭ５）またはβ型ゼ
オライトを使用することが望ましい。

【００２６】また、上記酸化セリウム４は、酸素吸蔵能
力を有し、モノリス型担体１の容積に対する担持量が５
０〜１００ｇ／ｌの範囲内に設定されることにより、Ｈ
Ｃ吸着剤層３から離脱したＨＣ成分を酸化させるための
酸素を供給するように構成されている。この酸化セリウ
ム４の酸素吸蔵能力を十分に確保するためには、その粒
径を大きくすることが望ましいが、粒径が大きすぎると
適正密度で上記ＨＣ吸着剤層３に担持させることができ
ないため、上記酸化セリウム４の粒径を３０〜２００ｎ
ｍ（３〜２０×１０^-8ｍ）の範囲内に設定することが望
ましい。

【００２７】上記酸化ネオジウム５は、触媒活性種６の
熱劣化を防止する機能を有し、上記酸化セリウム４の粒
子中に混在した状態でＨＣ吸着剤層３上に担持されてい
る。そして、上記モノリス型担体１の容積に対する酸化
ネオジウム５の担持量は、６〜４８ｇ／ｌの範囲内に設
定されている。これは、上記ＨＣ吸着剤層３に対する酸
化ネオジウム５の担持量が６ｇ／ｌ未満となると、この
酸化ネオジウム５によって触媒活性種６の熱劣化を抑制
する機能が十分に得ることができなくなり、この触媒活
性種６のＨＣ成分の浄化機能が損なわれることになるた
めである。また、上記酸化ネオジウム５の担持量が４８
ｇ／ｌよりも多くなると、ＨＣ吸着剤層３の表面が過度
に被覆されてこのＨＣ吸着剤層３によるＨＣ成分の吸着
機能が損なわれることになるからである。

【００２８】上記触媒活性種６は、パラジウム（Ｐ
ｄ）、プラチナ（Ｐｔ）またはロジウム（Ｒｈ）等の貴
金属またはその酸化物である酸化パラジウム（Ｐｄ
Ｏ）、酸化プラチナ（ＰｔＯ）または酸化ロジウム（Ｒ
ｈＯ）等からなり、これらが単独または複合状態で、上
記酸化セリウム４および酸化ネオジウム５の粒子上に担
持されている。また、上記モノリス型担体１の容積に対
する触媒活性種６の担持量は、０．１ｇ／ｌ以上であれ
ば、特に限定されるものではないが、この触媒活性種６
にとしてパラジウムを使用する場合には、そのＨＣ成分
浄化機能を十分に維持しつつ、ＨＣ吸着剤層３の表面を
過度に被覆されることに起因するＨＣ成分の吸着性能が
低下するのを防止するため、モノリス型担体１に対する
担持量を３〜１５ｇ／ｌの範囲内に設定することが望ま
しい。

【００２９】上記排気ガス浄化用触媒の製造方法の実施
形態について以下に説明する。まず、耐熱性金属材また
はセラミックス材等によって上記モノリス型担体１を形
成するとともに、上記ＨＣ吸着剤層を構成するゼオライ
トに、バインダーとなる２０ｗｔ％の水和アルミナまた
はシリカゾルと、適量の水とを加えることによってスラ
リーを調製した後、このスラリーに上記モノリス型担体
１を浸漬してこの担体１に上記スラリーを付着させる。

【００３０】そして、余分なスラリーをエアブローによ
って吹き飛ばした後、モノリス型担体１に付着されたス
ラリーを５００°Ｃ程度の温度で約１時間に亘って焼成
することにより、モノリス型担体１に形成された各貫通
孔２の内壁面に、多数の細孔を有するゼオライトからな
るＨＣ吸着剤層３を担持させる。

【００３１】なお、必要に応じて上記ＨＣ吸着剤層３
に、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ（プラチナ）、Ｒｈ（ロ
ジウム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）または
Ｆｅ（鉄）等からなるイオン交換種もしくは含浸種を複
合したもの、あるいはこれらの単体を、イオン交換、担
持または含浸させる等により、金属修飾を施してこれら
を触媒活性種として機能させるように構成することが望
ましい。

【００３２】次いで、硝酸セリウム（Ｃｅ（ＮＯ₃）₃）
からなるセリウム化合物および硝酸ネオジウム（Ｎｄ
（ＮＯ₃）₃）を、水またはアルコール等に溶解させてな
る所定量の溶液が充填された容器内に、上記モノリス型
担体１の一端部を浸漬することにより、ＨＣ吸着剤層３
に硝酸セリウムおよび硝酸ネオジウムを含有する溶液を
含浸させて担持させる。

【００３３】例えば、実験的に使用される２５ｍｌの容
積を有するモノリス型担体１に、４．４３ｇの硝酸セリ
ウムを４ｍｌのイオン交換水に溶解させてなる溶液を含
浸させた場合には、モノリス型担体１に対する上記硝酸
セリウムの担持量が約１７７ｇ／ｌとなり、これを後述
するように焼成することによって得られる酸化セリウム
４の担持量は７０ｇ／ｌ程度になる。

【００３４】上記硝酸セリウムおよび硝酸ネオジウムを
含有する溶液は、この溶液中のセリウム成分によって形
成される酸化セリウム４のモノリス型担体１の容積に対
する担持量が５０〜１００ｇ／ｌの範囲内となるよう
に、その濃度および含浸量を設定する。これは、上記酸
化セリウム４の担持量が５０ｇ／ｌ未満となると、上記
イオン交換水の量も少なくなって硝酸セリウム溶液を上
記ＨＣ吸着剤層３の全体に行き渡らせることができなく
なるためである。また、上記酸化セリウム４の担持量が
１００ｇ／ｌよりも多くなると、これに応じて上記イオ
ン交換水の量が過多になり、硝酸セリウム溶液を上記Ｈ
Ｃ吸着剤層３に担持させる際に、図３に示すように、Ｈ
Ｃ吸着剤層３の表面を覆うように硝酸セリウム溶液７の
層が形成され、上記酸化セリウム４の生成時に、上記Ｈ
Ｃ吸着剤層３から離れた位置において酸化セリウム４が
析出し、この酸化セリウム４を適正位置に担持させるこ
とができなくなるからである。

【００３５】次いで、上記ＨＣ吸着剤層３に担持された
硝酸セリウムおよび硝酸ネオジウムを含有する溶液中の
水分を蒸発させて乾燥状態とした後、上記モノリス型担
体１を、硝酸パラジウム等の貴金属化合物が溶解された
硝酸水溶液中に浸漬し、この硝酸水溶液を上記ＨＣ吸着
剤層３に含浸させせた後、これを焼成することにより、
酸化セリウム４の粒子と、酸化ネオジウム５の粒子とを
上記ＨＣ吸着剤層３上に担持させるとともに、パラジウ
ム等の貴金属粒子またはその酸化物からなる触媒活性種
６を上記酸化セリウム４および酸化ネオジウム５の粒子
上に担持させる。

【００３６】以上のようにして製造された排気ガス浄化
用触媒の性能を確認するために行った実験例について以
下に説明する。この実験には、２５ｍｌの容積を有する
モノリス型担体１に、ケイバン比が３０に設定されたＦ
ＡＵ型ゼオライトからなるＨＣ吸着剤層３と、助触媒と
なる酸化セリウム４と、酸化パラジウムからなる触媒活
性種６とを、それぞれ１２０ｇ／ｌ、７０ｇ／ｌ、１０
ｇ／ｌの割合で担持させ、かつＨＣ吸着剤層３に対する
酸化ネオジウム５の担持量を、０ｇ／ｌ、３．６ｇ／
ｌ、１５．６ｇ／ｌ、３６ｇ／ｌおよび４８ｇ／ｌに設
定してなる各排気ガス浄化用触媒を使用した。

【００３７】そして、上記各排気ガス浄化用触媒に、
０．５％の０．１％の窒素酸化物（ＮＯｘ）と、０．０
５５％Ｃのプロピレン（Ｃ₃Ｈ₆）と、０．０５５％Ｃの
トルエン（Ｃ₇Ｈ₈）と、０．６％の酸素（Ｏ₂）と、
０．６％の一酸化炭素（ＣＯ）と、３％の二酸化炭素
（ＣＯ₂）と、１０％の水分と、バランス用の窒素ガス
（Ｎ₂）とによって構成された模擬排気ガスを６０００
０ｈ^-1の空間速度（ＳＶ）で供給し、ＨＣ吸着剤層３に
吸着されたＨＣ成分の吸着量を測定するとともに、上記
ＨＣの５０％が浄化される温度、つまりＨＣ成分の半減
化温度を測定したところ、上記酸化ネオジウム５の担持
量の如何に拘らず、上記トルエンの吸着量がいずれも１
００ｍｇ以上であり、ＨＣ吸着剤層３にＨＣ成分が十分
に吸着されていることが確認され、かつ、上記半減化温
度がいずれも１７０°Ｃ以下であり、触媒活性種６が低
温で活性化していることが確認された。

【００３８】次いで、上記各排気ガス浄化用触媒を９０
０°Ｃの温度約５０時間に亘り大気熱処理した後、上記
模擬排気ガスを供給することにより、同様の実験を行っ
たところ、図４および図５に示すようなデータが得られ
た。この図４に示すデータから、モノリス型担体１の容
積に対する酸化ネオジウム５の担持量が４８ｇ／ｌを越
えると、トルエンの吸着量が急激に低下することが確認
された。これは、酸化ネオジウム５の担持量が上記の値
を越えると、ＨＣ吸着剤層３の表面が酸化ネオジウム５
によって過度に被覆されることになるためであると考え
られる。

【００３９】また、図５に示すデータから、上記モノリ
ス型担体１の容積に対する酸化ネオジウム５の担持量が
６ｇ／ｌ以上の場合には、上記半減化温度が２２５°Ｃ
以下となり、比較的低温で触媒活性種６が活性化するこ
とが確認された。これに対して酸化ネオジウム５の担持
量を６ｇ／ｌ未満に設定した場合には、上記半減化温度
が２５０°Ｃ以上となり、かなり高温とならないと触媒
活性種６が活性化せず、この触媒活性種６に熱劣化が生
じていることが確認された。これは、酸化ネオジウム５
の担持量が上記の値よりも少ないと、触媒活性種６の熱
劣化を抑制する機能が不十分となり、上記大気熱処理に
よって触媒活性種６の活性が低下したためであると考え
られる。

【００４０】なお、図７に示すように、ＨＣ吸着剤層３
上に、酸化セリウム４ａと、酸化ネオジウム５ａと、触
媒活性種６ａとを三層に担持させるとともに、上記モノ
リス型担体１の容積にする酸化ネオジウム５ａの担持量
を種々の値に設定してなる比較例において、上記半減化
温度を測定する同様の実験を行ったところ、図６に示す
ようなデータが得られた。この図６に示すデータから、
ＨＣ吸着剤層３に対する酸化ネオジウム５ａの担持量を
増大させるのに伴い、ＨＣ吸着剤層３によるＨＣ成分の
吸着機能が極端に低下することが確認された。

【００４１】上記のようにＨＣ吸着剤層３上に、酸素吸
蔵能力を有する酸化セリウム４と、触媒活性種６の熱劣
化を防止するための酸化ネオジウム５とを同層に担持さ
せるとともに、その上にＨＣ吸着剤層３が離脱したＨＣ
成分の酸化を促進する触媒活性種６と担持させたため、
ＨＣ吸着剤層３を三重に被覆してなる図７に示す従来例
のように、ＨＣ吸着剤層３の表面が過度に被覆されるこ
とに起因してＨＣ成分の吸着性能が低下するのを防止し
つつ、上記酸化ネオジウム５によって触媒活性種６の熱
劣化を抑制し、酸化セリウム４から放出される酸素と、
触媒活性種６の触媒作用とにより、上記ＨＣ吸着剤層３
から離脱するＨＣ成分を効果的に酸化して排気ガスを浄
化することができる。

【００４２】また、耐熱性およびＨＣ吸着性が優れたゼ
オライトによってＨＣ吸着剤層３を形成した場合には、
エンジンの始動直後に多量に排出されたＨＣ成分を上記
ＨＣ吸着剤層３に効果的に吸着させることができるとと
もに、このＨＣ吸着剤層３の熱劣化を防止して長期間に
亘り上記ＨＣ成分の吸着性能を良好状態に維持すること
ができる。

【００４３】さらに、上記モノリス型担体１に対する酸
化セリウム４の担持量を５０〜１００ｇ／ｌの範囲内に
設定した場合には、この酸化セリウム４によってＨＣ吸
着剤層３の表面が過度に被覆されるのを確実に防止しつ
つ、ＨＣ吸着剤層３から放出されたＨＣ成分を効果的に
浄化することができる量の酸素を上記酸化セリウム４に
吸蔵させることができる。

【００４４】また、上記モノリス型担体１に対する酸化
ネオジウム５の担持量を６〜４８ｇ／ｌの範囲内に設定
した場合には、この酸化ネオジウム５によってＨＣ吸着
剤層３の表面が過度に被覆されるのを確実に防止しつ
つ、触媒活性種６が熱劣化することに起因する活性の低
下を上記酸化ネオジウム５によって効果的に抑制するこ
とができる。

【００４５】また、上記のようにモノリス型担体１に対
する酸化パラジウムからなる触媒活性種６の担持量を３
〜１５ｇ／ｌの範囲内に設定した場合には、上記触媒活
性種６によってＨＣ吸着剤層３の表面が過度に被覆され
るのを確実に防止しつつ、このＨＣ吸着剤層３から離脱
したＨＣ成分を、上記酸化パラジウムからなる触媒活性
種６の触媒作用により効果的に酸化して排気ガスを浄化
することができる。

【００４６】さらに、モノリス型担体１上にＨＣ吸着剤
を担持させてＨＣ吸着剤層３を形成した後、このＨＣ吸
着剤層３に硝酸セリウムおよび硝酸ネオジウムを含有す
る溶液を含浸させてこれを乾燥させた後に、上記ＨＣ吸
着剤層３に貴金属化合物を含有する溶液を含浸させて、
これらを焼成するようにした上記排気ガス浄化用触媒の
製造方法によれば、酸素吸蔵能力を有する酸化セリウム
４の粒子と、触媒活性種６の熱劣化を抑制する機能を有
する酸化ネオジウム５の粒子とがＨＣ吸着剤層３上に同
層に担持されるとともに、その上にＨＣ成分を酸化させ
てこれを効果的に浄化するパラジウム等の貴金属粒子か
らなる触媒活性種６が担持された排気ガス浄化用触媒を
容易に製造することができる。

【００４７】また、モノリス型担体１上のＨＣ吸着剤層
３に担持される酸化セリウム５のモノリス型担体１に対
する担持量が５０〜１００ｇ／ｌの範囲内となるととも
に、モノリス型担体１に対する酸化ネオジウム５の担持
量が６〜４８ｇ／ｌの範囲内となるように、上記硝酸セ
リウムおよび硝酸ネオジウムを含有する溶液の濃度およ
び含浸量を設定し、かつ上記モノリス型担体１に対する
酸化パラジウムからなる触媒活性種６の担持量が３〜１
５ｇ／ｌの範囲内となるように貴金属化合物を含有する
溶液の濃度および含浸量を設定した場合には、ＨＣ吸着
剤層３の表面が過度に被覆されることなく、ＨＣ成分を
十分に浄化させる得る量の酸素を吸蔵する酸化セリウム
４と、触媒活性種６の熱劣化を抑制し得る量の酸化ネオ
ジウム５と、ＨＣ成分を効果的に浄化し得る量の触媒活
性種６とが担持された排気ガス浄化用触媒を容易に製造
することができる。

【００４８】また、上記エンジンの排気ガス浄化用触媒
の製造方法において、担体容積に対する酸化セリウム４
の担持量が、上記のように５０〜１００ｇ／ｌの範囲内
となるように、ＨＣ吸着剤層３に対する硝酸セリウム溶
液の濃度および含浸量を設定した構成によると、上記Ｈ
Ｃ吸着剤層３の全体に硝酸セリウム溶液を効果的に行き
渡らせることができるとともに、この硝酸溶液中のセリ
ウム化合物によって生成される酸化セリウム４をＨＣ吸
着剤層３から遊離させることなく、適正位置に担持させ
ることができる。

【００４９】また、上記のようにＨＣ吸着剤層３にセリ
ウム化合物およびネオジウム化合物を含有する溶液を含
浸させて乾燥させた後、その上にパラジウム化合物を含
有する溶液を含浸させてこれらを焼成することにより、
酸化セリウム４および酸化ネオジウム５の粒子上に、酸
化パラジウムの粒子からなる触媒活性種６を担持させる
ように構成した場合には、触媒活性種６として低温で活
性化する酸化パラジウムからなる触媒活性種６を、上記
酸化セリウム４および酸化ネオジウム５の粒子に対して
容易に担持させることができる。そして、低温で劣化し
易い上記酸化パラジウムからなる触媒活性種６の熱劣化
を上記酸化ネオジウム５によって効果的に防止しつつ、
上記酸化パラジウムによってＨＣ吸着剤層３から離脱す
るＨＣ成分を効果的に浄化することができる。

【００５０】なお、上記エンジンの排気ガス浄化用触媒
の製造方法において、硝酸セリウムを含有する溶液をＨ
Ｃ吸着剤層３に含浸させた後、この溶液を半乾燥状態と
した後、上記ＨＣ吸着剤層３にアンモニア水溶液を含浸
させて上記硝酸セリウム溶液中の硝酸セリウムと反応さ
せ、この硝酸セリウムを凝集させつつ、水酸セリウムの
粒子に変化させるように構成してもよい。

【００５１】このように構成した場合には、上記水酸化
セリウムの粒子を焼成することによって生成される酸化
セリウム４の粒径を容易かつ正確に調節することができ
る。したがって、上記酸化セリウム４の粒径が３０〜２
００ｎｍの範囲内となるようにその粒径を容易に調節す
ることにより、上記酸化セリウム４の粒径が小さすぎる
ことに起因して酸素吸蔵能力が不足するという事態を生
じるのを防止することができる。

【００５２】しかも、上記粒径が大きすぎることに起因
して酸化セリウム４が過度に分散した状態でＨＣ吸着剤
層３に担持されるという事態を生じることなく、ＨＣ吸
着剤層３に上記酸化セリウム４を適正密度で担持させて
ＨＣ吸着剤層３から離脱するＨＣ成分を上記酸化セリウ
ム４に確実に接触させ、この酸化セリウム４から放出さ
れる酸素によって上記ＨＣ成分を効果的に浄化すること
ができる。

【００５３】なお、上記実施形態では、硝酸セリウムか
らなるセリウム化合物および硝酸ネオジウムからなるネ
オジウム化合物を水に溶解させることによって形成され
た溶液をＨＣ吸着剤層３に含浸させるようにしている
が、この溶液の容質として酢酸セリウムおよび硫酸酸セ
リウム等のセリウム化合物、または酢酸ネオジウムおよ
び硫酸ネオジウム等のネオジウム化合物を使用し、上記
セリウム化合物溶液の容媒としてエタノール、エーテル
等を使用するように構成してもよい。

【００５４】また、上記セリウム化合物およびネオジウ
ム化合物を含有する溶液および貴金属化合物を含有する
溶液をＨＣ吸着剤層３に含浸させた後、これらを焼成す
ることにより、酸化セリウム４、酸化ネオジウム５およ
び触媒活性種６の粒子を上記ＨＣ吸着剤層３に担持させ
るようにした上記構成に代え、酸化セリウムの粉体およ
びネオジウムの粉体を含有するスラリーを上記ＨＣ吸着
剤層３に含浸させ、かつ貴金属酸化物の粉体を含有する
スラリーを上記ＨＣ吸着剤層３に含浸させるウォッシュ
コート法により、上記酸化セリウムの粉体と、ネオジウ
ムの粉体と、貴金属の粉体からなる触媒活性種とをＨＣ
吸着剤層３に担持させるように構成してもよい。

【００５５】しかし、上記ウォッシュコート法によれ
ば、粉体からなる酸化セリウム、酸化ネオジウムおよび
触媒活性種の粒径が２０００ｎｍ程度のかなり大きな値
となり、ＨＣ吸着剤層３上に適正密度で担持させること
が困難となるため、上記セリウム化合物等を含有する溶
液をＨＣ吸着剤層３に含浸させた後、これを焼成する上
記実施形態に係る排気ガス浄化用触媒の製造方法を採用
することが望ましい。

【００５６】また、上記実施形態では、排気ガスが導入
される複数の貫通孔２を有するモノリス型担体１からな
る触媒担体が設けられたモノリス型排気ガス浄化装置つ
いて説明したが、ペレット状の触媒担体にＨＣ吸着剤層
を担持させてなるペット型排気ガス浄化装置においても
本発明を適用可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明は、ＨＣ吸着剤層上に、酸素吸蔵能力を有する酸化セ
リウムと、触媒活性種の熱劣化を防止するための酸化ネ
オジウムとを同層に担持させるとともに、その上にＨＣ
吸着剤層が離脱したＨＣ成分を酸化させて浄化する触媒
活性種と担持させたため、上記ＨＣ吸着剤層の表面が過
度に被覆されることに起因してＨＣ成分の吸着性能が低
下することを防止しつつ、触媒活性種の熱劣化を抑制
し、酸化セリウムから放出される酸素と、触媒活性種に
よる触媒作用とにより、上記ＨＣ吸着剤層から離脱する
ＨＣ成分を浄化できるという利点がある。

【００５８】また、請求項２に係る発明は、耐熱性およ
びＨＣ吸着性が優れたゼオライトによってＨＣ吸着剤層
を形成したため、エンジンの始動直後に多量に排出され
たＨＣ成分を上記ＨＣ吸着剤層に効果的に吸着させるこ
とができるとともに、このＨＣ吸着剤層の熱劣化を防止
して長期間に亘り上記ＨＣ成分の吸着性能を良好状態に
維持することができる。

【００５９】また、請求項３に係る発明は、上記モノリ
ス型担体の容積に対する酸化セリウムの担持量を５０〜
１００ｇ／ｌの範囲内に設定したため、上記酸化セリウ
ムににって上記ＨＣ吸着剤層の表面が過度に被覆される
のを確実に防止しつつ、ＨＣ吸着剤層から放出されたＨ
Ｃ成分を効果的に浄化することができる量の酸素を上記
酸化セリウムを吸蔵させることができる。

【００６０】また、請求項４に係る発明は、上記モノリ
ス型担体の容積に対する酸化ネオジウムの担持量を６〜
４８ｇ／ｌの範囲内に設定したため、この酸化ネオジウ
ムによってＨＣ吸着剤層の表面が過度に被覆されるのを
確実に防止しつつ、触媒活性種が熱劣化することに起因
する活性の低下を上記酸化ネオジウムによって効果的に
抑制することができる。

【００６１】また、請求項５に係る発明は、上記モノリ
ス型担体に対するパラジウムからなる触媒活性種の担持
量を３〜１５ｇ／ｌの範囲内に設定したため、上記触媒
活性種によってＨＣ吸着剤層の表面が過度に被覆される
のを防止しつつ、このＨＣ吸着剤層から離脱したＨＣ成
分を、上記酸化セリウムから放出された酸素を利用した
触媒活性種の触媒作用により効果的に浄化できるという
利点がある。

【００６２】また、請求項６に係る発明は、モノリス型
担体上にＨＣ吸着剤を担持させてＨＣ吸着剤層を形成し
た後、このＨＣ吸着剤層に硝酸セリウムおよび硝酸ネオ
ジウムを含有する溶液を含浸させてこれを乾燥させた後
に、上記ＨＣ吸着剤層に貴金属化合物を含有する溶液を
含浸させ、これらを焼成することにより酸化セリウムお
よび酸化ネオジウムの粒子を上記ＨＣ吸着剤層に担持さ
せるとともに、その上に上記貴金属粒子からなる触媒活
性種を担持させるように構成したため、触媒活性種の熱
劣化を抑制する機能を有する所定径の酸化ネオジウム
と、酸素吸蔵能力を有する所定径の酸化セリウムとがＨ
Ｃ吸着剤層上に同層に担持されるとともに、その上にＨ
Ｃ成分を酸化させてこれを効果的に浄化する酸化パラジ
ウム等の貴金属酸化物からなる所定径の触媒活性種が担
持された排気ガス浄化用触媒を容易に製造することがで
きる。

【００６３】また、請求項７に係る発明は、モノリス型
担体上のＨＣ吸着剤層に担持される酸化セリウムのモノ
リス型担体１に対する担持量が５０〜１００ｇ／ｌの範
囲内となるとともに、上記モノリス型担体１に対する酸
化ネオジウムの担持量が６〜４８ｇ／ｌの範囲内となる
ように硝酸セリウムおよび硝酸ネオジウムを含有する溶
液の濃度および含浸量を設定し、かつ上記モノリス型担
体に対する触媒活性種の担持量が３〜１５ｇ／ｌの範囲
内となるように貴金属酸化物を含有する溶液の濃度およ
び含浸量を設定した場合には、ＨＣ吸着剤層の表面が過
度に被覆されることなく、ＨＣ成分を十分に浄化させる
得る量の酸素を吸蔵する酸化セリウムと、触媒活性種の
熱劣化を効果的に抑制し得る量の酸化ネオジウムと、Ｈ
Ｃ成分を効果的に浄化し得る量の触媒活性種とが担持さ
れた排気ガス浄化用触媒を製造できるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排気ガス浄化用触媒の実施形態を
示す全体説明図である。

【図２】排気ガス浄化触媒の要部を示す部分拡大図説明
図である。

【図３】多量のセリウム化合物溶液を含浸させた状態を
示す説明図である。

【図４】排気ガス中に含まれたＨＣ成分の５０％が浄化
される温度の測定値を示す図である。

【図５】排気ガス中に含まれたＨＣ成分の浄化率の測定
値を示す図である。

【図６】比較例に係るＨＣ成分の５０％が浄化される温
度の測定値を示す図である。

【図７】エンジンの排気ガス浄化用触媒の従来例を示す
図である。

【符号の説明】

１ モノリス型担体 ３ ＨＣ吸着剤層 ４ 酸化セリウム ５ 酸化ネオジウム ６ 触媒活性種

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/46 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２Ｄ １０４Ｚ (72)発明者 清水 多恵子 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気系に設置される排気ガス
   浄化用触媒であって、触媒担体上にＨＣ吸着剤層を担持
   させ、このＨＣ吸着剤層上に酸化セリウムと、酸化ネオ
   ジウムとを同層に担持させるとともに、その上に触媒活
   性種を担持させたことをことを特徴とするエンジンの排
   気ガス浄化用触媒。
2. 【請求項２】 ゼオライトからなるＨＣ吸着剤層を触媒
   担体上に担持させたことを特徴とする請求項１記載のエ
   ンジンの排気ガス浄化用触媒。
3. 【請求項３】 触媒担体の容積に対する酸化セリウムの
   担持量を５０〜１００ｇ／ｌの範囲内に設定したことを
   特徴とする請求項１または２記載のエンジンの排気ガス
   浄化用触媒。
4. 【請求項４】 触媒担体の容積に対する酸化ネオジウム
   の担持量を６〜４８ｇ／ｌの範囲内に設定したことを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの排
   気ガス浄化用触媒。
5. 【請求項５】 触媒担体の容積に対するパラジウムから
   なる触媒活性種の担持量を３〜１５ｇ／ｌの範囲内に設
   定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
   のエンジンの排気ガス浄化用触媒。
6. 【請求項６】 エンジンの排気系に設置される排気ガス
   浄化用触媒の製造方法であって、触媒担体上にＨＣ吸着
   剤を担持させてＨＣ吸着剤層を形成した後、このＨＣ吸
   着剤層にセリウム化合物およびネオジウム化合物を含有
   する溶液を含浸させてこれを乾燥させた後に、上記ＨＣ
   吸着剤層に貴金属化合物を含有する溶液を含浸させ、こ
   れらを焼成することによりセリウム化合物およびネオジ
   ウム化合物を酸化セリウムおよび酸化ネオジウムの粒子
   に変化させるとともに、上記貴金属化合物を貴金属の粒
   子からなる触媒活性種に変化させてこれらを上記ＨＣ吸
   着剤層に担持させるように構成したことを特徴とするエ
   ンジンの排気ガス浄化用触媒の製造方法。
7. 【請求項７】 触媒担体の容積に対する酸化セリウムの
   担持量が５０〜１００ｇ／ｌの範囲内となるとともに、
   触媒担体の容積に対する酸化ネオジウムの担持量が６〜
   ４８ｇ／ｌの範囲内となるようにセリウム化合物および
   ネオジウム化合物を含有する溶液の濃度および含浸量を
   設定し、かつ上記触媒担体の容積に対するパラジウムか
   らなる触媒活性種の担持量が３〜１５ｇ／ｌの範囲内と
   なるように貴金属化合物を含有する溶液の濃度および含
   浸量を設定したことを特徴とする上記請求項６記載のエ
   ンジンの排気ガス浄化用触媒の製造方法。