JPH10258232A - 排ガス浄化用触媒及びその製造方法 - Google Patents
排ガス浄化用触媒及びその製造方法Info
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- JPH10258232A JPH10258232A JP9277649A JP27764997A JPH10258232A JP H10258232 A JPH10258232 A JP H10258232A JP 9277649 A JP9277649 A JP 9277649A JP 27764997 A JP27764997 A JP 27764997A JP H10258232 A JPH10258232 A JP H10258232A
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Abstract
硫黄被毒を一層抑制するとともに、触媒貴金属のシンタ
リングを抑制することにより、耐久性を一層向上させる 【解決手段】第1担体と第1担体中に含まれたNOx 吸蔵
材とよりなるコア部10と、第2担体と第2担体に含まれ
た触媒貴金属とよりなりコア部10表面に形成された触媒
担持層11と、からなる。触媒担持層11によりSOx がコア
部10に到達するのが阻止され、NOx 吸蔵材と触媒貴金属
が分離されているので触媒貴金属のシンタリングが防止
される。
Description
機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒
とその製造方法に関し、詳しくはリーンバーンエンジン
からの排ガスを浄化するに最適な、NOx 吸蔵還元型の排
ガス浄化用触媒及びその製造方法に関するものである。
て、理論空燃比(ストイキ)において排ガス中のCO及び
HCの酸化とNOx の還元とを同時に行って浄化する三元触
媒が用いられている。このような三元触媒としては、例
えばコーディエライトなどからなる耐熱性基材にγ−ア
ルミナからなる多孔質担体層を形成し、その多孔質担体
層に白金(Pt)、ロジウム(Rh)などの触媒貴金属を担
持させたものが広く知られている。
動車などの内燃機関から排出される排ガス中の二酸化炭
素(CO2 )が問題とされ、その解決策として酸素過剰雰
囲気において希薄燃焼させるいわゆるリーンバーンが有
望視されている。このリーンバーンにおいては、燃費が
向上するために燃料の使用が低減され、その燃焼排ガス
であるCO2 の発生を抑制することができる。
理論空燃比(ストイキ)において排ガス中のCO,HC,NO
x を同時に酸化・還元し浄化するものであって、リーン
バーン時の排ガスの酸素過剰雰囲気下においては、NOx
の還元除去に対して充分な浄化性能を示さない。このた
め、酸素過剰雰囲気下においてもNOx を浄化しうる触媒
及び浄化システムの開発が望まれていた。
過剰のリーン条件でHC,COを燃焼させるとともにNOx を
吸蔵し、一時的にストイキ〜リッチ条件とすることによ
り排ガスを還元雰囲気として、NOx を還元浄化するシス
テムが開発された。そしてこのシステムに最適な、リー
ン雰囲気でNOx を吸蔵し、ストイキ〜リッチ雰囲気で吸
蔵されたNOx を放出するNOx 吸蔵材を用いたNOx 吸蔵還
元型の排ガス浄化用触媒が開発されている。
のアルカリ土類金属とPtをアルミナなどの多孔質担体に
担持した排ガス浄化用触媒が提案されている。また特開
平 6-31139号公報には、Kなどのアルカリ金属とPtをア
ルミナなどの多孔質担体に担持した排ガス浄化用触媒が
提案されている。さらに特開平5-168860号公報には、La
などの希土類元素とPtをアルミナなどの多孔質担体に担
持した排ガス浄化用触媒が提案されている。
燃比をリーン側からパルス状にストイキ〜リッチ側とな
るように制御することにより、リーン側ではNOx がアル
カリ土類金属,アルカリ金属及び希土類元素に吸蔵さ
れ、それがストイキ又はリッチ側で放出されてHCやCOな
どの還元性成分と反応して浄化されるため、リーンバー
ンエンジンからの排ガスであってもNOx を効率良く浄化
することができる。このようにNOx の吸蔵・放出作用を
もつアルカリ土類金属、アルカリ金属及び希土類元素を
総称してNOx 吸蔵材といい、近年その利用が活発に行わ
れている。
反応は、リーン雰囲気において排ガス中のNOを酸化して
NOx とする第1ステップと、NOx 吸蔵材上にNOx を吸蔵
する第2ステップと、ストイキ〜リッチ雰囲気において
NOx 吸蔵材から放出されたNO x を触媒上で還元する第3
ステップとからなることがわかっている。そして第1ス
テップ及び第2ステップを円滑に進行させるためには、
Ptなどの触媒貴金属とNOx 吸蔵材とをできるだけ近接さ
せることが好ましいため、従来の排ガス浄化用触媒で
は、アルミナなどの担体に触媒貴金属とNOx 吸蔵材とを
共存担持している。
微量ながら硫黄成分が含まれ、これが燃焼時に酸化し、
あるいは触媒上で酸化されてSOx が生成する。このSOx
は酸性であるために、NO x 吸蔵還元型の排ガス浄化用触
媒においては、SOx がアルカリ性のNOx 吸蔵材と反応し
て硫酸塩を生成するという現象が生じる。この結果、NO
x 吸蔵材のNOx 吸蔵能力が失われ、NOx 浄化性能が低下
するという不具合があった。この現象は、NOx 吸蔵材の
硫黄被毒と称されている。
生成するが、SOx の存在下では硝酸塩より硫酸塩を生成
しやすいという性質がある。また一旦生成された硫酸塩
は、通常の運転条件では分解しにくいため、NOx 吸蔵元
素のNOx 吸蔵能が復活されにくい。したがってNOx 吸蔵
材は硫黄被毒によりNOx 吸蔵能が次第に消失し、耐久後
にNOx 浄化率が大きく低下するという問題があった。
ンバーンエンジンの排ガス流路の上流側にSOx を吸蔵す
る触媒を配置し、下流側にNOx 吸蔵還元型の触媒を配置
することが提案されている。この提案によれば、リーン
雰囲気において排ガス中のSO x は上流側の触媒に吸蔵さ
れるため、下流側の触媒の硫黄被毒が防止される。そし
てストイキ〜リッチ雰囲気では、上流側及び下流側の触
媒からそれぞれSOx とNOx が放出され、排ガス中の炭化
水素によって還元浄化される。
ばかりでなくリッチ雰囲気においても、NOx 吸蔵材とSO
x との反応が生じることが明らかとなった。したがって
上記の触媒構成においては、リッチ雰囲気で上流側の触
媒から放出されたSOx が下流側の触媒中のNOx 吸蔵材と
反応し、やはり硫黄被毒が生じるという問題がある。ま
た従来の排ガス浄化用触媒においては、リーン雰囲気に
おいてPtに粒成長(シンタリング)が生じ、触媒活性点
の減少により上記第1ステップと第3ステップの反応性
が低下するという不具合がある。そのため高温で使用さ
れると、NOx浄化性能が低下し耐久性が低いことが問題
となっている。
処理されたアルミナを用いることにより、アルミナの粒
成長に伴うPtのシンタリングを防止する技術が開示され
ている。ところが、Ptのシンタリングは、アルミナの粒
成長に起因するものばかりではなく、NOx 吸蔵材とPtと
が近接しているとPtのシンタリングが一層促進されるこ
とがわかってきている。しかしNOx 吸蔵材とPtとの距離
が離れていると、上記第2ステップのNOx 吸蔵反応と第
3ステップのNOx 還元反応が生じにくくなり、NOx 浄化
性能が低くなるという問題がある。
ものであり、NOx 吸蔵還元型の触媒において、NOx 吸蔵
材の硫黄被毒を一層抑制するとともに、Ptなどの触媒貴
金属とNOx 吸蔵材とを適切に配置することで触媒貴金属
のシンタリングを抑制することにより、耐久性を一層向
上させることを目的とする。
項1に記載の排ガス浄化用触媒の特徴は、第1担体と第
1担体中に含まれたNOx 吸蔵材とよりなるコア部と、第
2担体と第2担体に含まれた触媒貴金属とよりなりコア
部表面に形成された触媒担持層と、からなることにあ
る。
は、請求項1に記載の排ガス浄化用触媒において、コア
部と触媒担持層とは重量比でコア部:触媒担持層=1:
2〜8:1となるように形成されていることにある。請
求項3に記載の排ガス浄化用触媒の特徴は、請求項1に
記載の排ガス浄化用触媒において、NOx 吸蔵材はアルカ
リ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも一方から選ば
れ、第2担体は少なくともアルミナを含む金属酸化物で
あることにある。
徴は、請求項1に記載の排ガス浄化用触媒において、第
1担体はアルミナとチタニアの複合酸化物からなり、モ
ル比でTiO2/Al2O3=1/2〜1/9 であることにある。請求項
5に記載の排ガス浄化用触媒の特徴は、請求項1に記載
の排ガス浄化用触媒において、触媒貴金属は第2担体と
複合化されていることにある。
徴は、請求項1〜5に記載の排ガス浄化用触媒におい
て、第1担体とNOx 吸蔵材とは複合酸化物を構成してい
ることにある。そして請求項7に記載の排ガス浄化用触
媒の製造方法の特徴は、アルカリ金属及びアルカリ土類
金属の少なくとも一方から選ばれるNOx 吸蔵元素の塩と
第1の金属のアルコキシドとを混合して溶液とし、加水
分解後焼成することによりNOx吸蔵元素と第1の金属と
の複合酸化物よりなるコア部粉末を形成するコア形成工
程と、第2の金属のアルコキシドと貴金属イオンを含む
溶液中とコア部粉末とを混合し、加水分解後焼成するこ
とでコア部粉末表面に貴金属と第2の金属とが複合化し
た触媒担持層を形成する担持層形成工程と、よりなるこ
とにある。
の製造方法の特徴は、請求項7に記載の製造方法におい
て担持層形成工程はコア部粉末と第2の金属のアルコキ
シドとを含む溶液に貴金属イオンを含む水溶液を添加し
て加水分解することにある。
媒では、NOx 吸蔵材は第1担体とともに芯材となるコア
部中に含まれ、触媒貴金属は第2担体とともに表層の触
媒担持層に担持されている。したがって、触媒貴金属と
NOx 吸蔵材とは分離されているので、NOx 吸蔵材による
触媒貴金属のシンタリング促進作用が低下する。これに
よりNO x 浄化性能の耐久性が向上する。
されているといえども適度に近接しているため、リーン
雰囲気において排ガス中のNOが酸化されてNOx となる第
1ステップと、NOx 吸蔵材にNOx を吸蔵する第2ステッ
プとが円滑に行われ、かつNO x を還元する第3ステップ
も円滑に行われるため、初期のNOx 浄化性能は従来と同
等に維持される。
中のNOは触媒担持層を通過時に触媒貴金属によって酸化
され、生成したNOx は内部のNOx 吸蔵材に効率良く吸蔵
される。そしてストイキ〜リッチ雰囲気では、NOx 吸蔵
材から放出されたNOx は、再び触媒担持層を通過する際
に、触媒貴金属によって雰囲気中に存在するHC及びCOと
反応して、効率よく還元される。これにより初期のNOx
浄化性能は従来と同等に維持される。
い。したがって請求項1に記載の排ガス浄化用触媒にお
いては、NOx は触媒担持層を通過可能であるが、SOx は
触媒担持層を通過することが困難である。したがってリ
ーン雰囲気においては、排ガス中のSOx は触媒担持層の
第2担体に吸着されてコア部まで到達するのが抑制され
るが、NOx は一部が第2担体に吸着されるものの大部分
は触媒担持層を通過してコア部のNOx 吸蔵材に吸蔵され
ると考えられる。
は第2担体から離脱して排出されるため、NOx 吸蔵材の
被毒は生じない。一方、NOx はNOx 吸蔵材から離脱して
触媒担持層を通過するが、通過する際に触媒担持層中の
触媒貴金属の触媒作用により排ガス中の炭化水素と反応
して還元され、浄化されて排出される。すなわち、SOx
は触媒担持層の第1担体でのみ吸着・離脱を繰り返し、
下層のコア部に接触するのが抑制されているので、NOx
吸蔵材の硫黄被毒を抑制することができる。
構成されている。NOx 吸蔵材は、第1担体に単に担持さ
れていてもよいが、第1担体とともに結晶質あるいは非
晶質の複合酸化物として複合化されていることが望まし
い。こうすることによりNOx吸蔵材が原子レベルで高分
散されるため、NOx 吸蔵能が一層向上する。コア部中の
NOx 吸蔵材の含有量としては、第1担体1モルに対して
0.05〜10モルの範囲とすることが望ましい。0.05モル未
満ではNOx 吸蔵能の発現が困難であり、10モルを超えて
含有すると耐熱性が低下するようになる。またコア部の
粒径は、 0.1〜10μmの範囲が好ましい。粒径が 0.1μ
mより小さいと層状構造となりにくく、10μmより大き
くなると吸蔵材の利用効率が低下する。
ジルコニア、シリカ、シリカ−アルミナ、シリカ−チタ
ニア、ゼオライトなどから選択して用いることができ
る。このうちの一種でもよいし複数種類を混合あるいは
複合化して用いることもできる。NOx 吸蔵材は、アルカ
リ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれる
少なくとも一種を用いることができる。中でもアルカリ
度が高くNOx 吸蔵能の高いアルカリ金属及びアルカリ土
類金属の少なくとも一方を用いるのが好ましい。
ウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム
が例示される。アルカリ土類金属とは周期表2A族元素を
いい、バリウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウムなどが例示される。また希土類元素
としては、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セ
リウム、プラセオジム、ネオジム、ジスプロシウム、イ
ッテルビウムなどが例示される。
制するためには、第1担体としてチタニア(TiO2)とア
ルミナ( Al2O3)とを併用した担体を用いることが望ま
しい。アルミナにチタニアを添加することにより、NOx
吸蔵材への硫黄酸化物の付着が一層抑制されるととも
に、排ガス雰囲気がリーンからストイキ又はリッチに変
動したときのNOx 吸蔵材と硫黄酸化物との反応生成物の
分解・脱離が促進されるため、硫黄被毒されたNOx 吸蔵
材のNOx 吸蔵能が復活し易い。
に混合しただけの第1担体では、排ガス雰囲気がリーン
からストイキ又はリッチに変動したときのNOx 吸蔵材と
硫黄酸化物との反応生成物の分解促進効果は充分ではな
く、排ガス温度が 600℃程度の高温耐久試験時には第1
担体に劣化が生じて耐久性に不足する場合がある。この
ような不具合を抑制するには、アルミナとチタニアとの
複合酸化物から第1担体を形成することが望ましい。こ
れにより耐久性が一層向上し、NOx 吸蔵材の硫黄被毒が
一層抑制される。
化物から構成する場合には、モル比でTiO2/Al2O3=1/2〜
1/9 の範囲とすることが望ましい。チタニアの量がこの
範囲より少ないとチタニアを添加した効果が小さくNOx
浄化能が低下し、チタニアの量がこの範囲を超えると耐
熱性が低下するためかNOx 浄化能が低下する。特に望ま
しい範囲はTiO2/Al2O= 1/4〜 1/9である。
構成される。第2担体としては、アルミナ、チタニア、
ジルコニア、シリカ、シリカ−アルミナ、シリカ−チタ
ニア、ゼオライトなどから選択して用いることができ
る。このうちの一種でもよいし複数種類を混合あるいは
複合化して用いることもできる。SO2 を吸着し易く、か
つ吸着したSO2 が脱離し易いものが特に望ましく、アル
ミナが最も望ましい。なお第1担体と第2担体とは、同
一材質であってもよいし異材質であってもよい。
もよいし、チタニアやジルコニアなどを単独酸化物であ
るいはアルミナと複合化して含むこともできる。さら
に、CeO2 、CeO2 −ZrO2 を含ませることもできる。こ
れにより触媒貴金属のシンタリングが一層抑制され、耐
熱性が一層向上する。チタニアやジルコニアなどの含有
量は、触媒担持層に0.01〜70重量%程度が好ましい。チ
タニアやジルコニアなどが0.01重量%より少ないと効果
が不十分となり、70重量%より多くなると担体の耐熱性
が不十分となる。
ましい。遷移金属を含むことによりSOx の吸着・離脱が
一層活発となり、その結果NOx 吸蔵材とSOx とが接触す
る機会が一層減少するため、NOx 吸蔵材の硫黄被毒を一
層抑制することができる。このような遷移金属として
は、ニッケル、バナジウム、鉄などが例示され、その含
有量はアルミナ層に1〜50重量%程度が好ましい。遷移
金属が1重量%より少ないと効果が不十分となり、50重
量%より多くなると耐熱性が不十分となる。
ジウム(Pd)、銀(Ag)、金(Au)、イリジウム(Ir)
などが例示される。この触媒貴金属の担持量は、触媒貴
金属が 0.5〜20重量%の範囲で任意に選択することがで
きる。触媒貴金属の担持量が0.5重量%より少ないとNO
x 浄化性能が低下して実用的ではなく、20重量%より多
く担持してもNOx 浄化性能が飽和するとともにコストの
高騰を招く。特に望ましい担持量は、1〜10重量%であ
る。
態で存在していてもよいが、第2担体と複合化された状
態で触媒担持層に複合担持されていることが望ましい。
このようにすれば触媒貴金属が原子レベルで第2担体中
に均一に分散した状態となるため、触媒貴金属の移動が
防止されシンタリングが抑制される。したがって耐熱性
が向上し、耐久試験後も触媒貴金属の比表面積を大きく
維持できるためNOx 浄化性能が向上する。
又は複合担持され、NOx は必ず触媒担持層を通過して出
入りするため、担持された触媒貴金属全てがNOx の還元
に寄与する。したがって含まれている触媒貴金属を有効
に利用することができる。Ptのシンタリングを一層抑制
するためにRhを共存させることが好ましいことが知られ
ているが、本発明においてもPtとともにRhを担持させる
ことができる。Rhは触媒担持層にPtと共存担持させても
よいし、コア部にNOx 吸蔵材と共存させてもPtのシンタ
リングを抑制する効果が得られる。
2に記載のように、重量比でコア部:触媒担持層=1:
2〜8:1の範囲が好ましい。触媒担持層の比率がこの
範囲より少ないと、所定量の触媒貴金属を担持した場合
に触媒貴金属が高密度となり、かつNOx 吸蔵材と触媒貴
金属との距離が近接しすぎるために、触媒貴金属のシン
タリングが促進されるようになる。また触媒担持層の比
率がこの範囲より多いと、触媒貴金属が低密度となって
第2担体中に埋没し、触媒貴金属の露出面積が低下する
ことによりNOx 浄化性能が低下するようになる。
と、SOx が触媒担持層を通過してNOx吸蔵材と接触する
確率が高くなるため好ましくない。またあまり厚くなり
すぎると、NOx の通過も困難となってNOx 吸蔵材への吸
蔵が困難となる。したがって触媒担持層の厚さには最適
範囲があり、コア部の粒径の 1/100〜 1/2程度の範囲が
好ましい。
項7に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法では、先ずコ
ア形成工程において、アルカリ金属及びアルカリ土類金
属の少なくとも一方から選ばれるNOx 吸蔵元素の塩と第
1の金属のアルコキシドとが混合され、加熱により溶液
とされる。この溶液に水を加えることで加水分解が生
じ、ゾル−ゲル反応により第1の金属がNOx 吸蔵元素を
取り込んだ形のゲルが生成する。このゲルを乾燥後粉砕
し、それを焼成することによりNOx 吸蔵元素と第1の金
属との複合酸化物よりなるコア部粉末が形成される。
が例示される。またアルカリ金属及びアルカリ土類金属
としては、前述した元素が例示される。次の担持層形成
工程では、第2の金属のアルコキシドと貴金属イオンを
含む溶液とコア部粉末とを混合し、加水分解後焼成する
ことでコア部粉末表面に貴金属と第2の金属とが複合化
した触媒担持層が形成される。
が例示される。また貴金属イオンを構成する貴金属とし
ては、前述した触媒貴金属が例示される。そして担持層
形成工程では、加水分解によるゾル−ゲル反応により、
第2の金属がコア部粉末表面に貴金属イオンを取り込ん
だ形で析出する。これを乾燥・焼成することにより、コ
ア部粉末表面に貴金属と第2の金属とが複合化した触媒
担持層が形成される。
ない系で第2の金属のアルコキシドと貴金属イオンとを
含む溶液を調製し、コア部粉末を添加した後水を加える
ことで加水分解反応が生じる。このとき、コア部粉末表
面の吸着水のみを水分源とすることもできるが、この場
合には形成される触媒担持層の厚さがきわめて薄くなる
ため、触媒貴金属のシンタリングが生じ易くなり好まし
くない。したがって第2の金属のアルコキシドと貴金属
イオンとを含む溶液にコア部粉末を混合した後、加水分
解反応に必要十分な水分を添加することが望ましい。
粉末と第2の金属のアルコキシドとを含む溶液に貴金属
イオンを含む水溶液を添加して加水分解することも好ま
しい。本発明の製造方法によれば、NOx 吸蔵元素と第1
の金属とが原子レベルで高分散したコア部粉末を容易か
つ確実に形成することができ、かつ貴金属と第2の金属
とが原子レベルで高分散した触媒担持層をコア部粉末表
面に容易かつ確実に形成することができる。
イトやメタルから形成されたハニカム形状の担体基材や
ペレット形状の担体基材に付着させてコート層を形成す
ることで、排ガス浄化用触媒として用いられる。場合に
よっては、得られた触媒粉末のみからペレット形状など
に形成することもできる。
的に説明する。 (実施例1)図1に本実施例の排ガス浄化用触媒の概念
的な断面図を示す。この排ガス浄化用触媒は触媒粉末1
の集合体よりなり、触媒粉末1はコア部10と、コア部10
表面に形成されたアルミナ層11とから構成されている。
コア部10はアルミナからなり、NOx 吸蔵材としてのBaが
担持されている。またアルミナ層11には、触媒貴金属と
してのPtが担持されている。
説明して構成の詳細な説明に代える。γ−アルミナ粉末
に所定濃度の酢酸バリウム水溶液の所定量を含浸させ、
120℃で12時間乾燥し 500℃で1時間焼成して、アルミ
ナにBaを担持したコア部粉末を形成した。Baはコア部粉
末中に20重量%含まれている。
0.05モル/Lとなるように溶解した溶液を調製した。こ
の溶液の所定量中に上記コア部粉末の所定量を混合し、
室温で1時間攪拌後、濾過・洗浄し、 120℃で12時間乾
燥後 500℃で1時間焼成して、ゾル・ゲル法によりコア
部粉末表面にアルミナ層を形成した。そして、得られた
アルミナ層をもつコア部粉末に所定濃度のジニトロジア
ンミン白金硝酸水溶液の所定量を含浸し、Ptを含浸担持
した。Ptの担持量は1.45重量%である。得られた触媒粉
末から定法によりペレットを作製し、本実施例の排ガス
浄化用触媒とした。
C4H9)3を0.05モル/Lと、硝酸ニッケルを0.01モル/L
溶解した溶液を調製し、この溶液の所定量中に実施例1
にて形成されたものと同様のコア部粉末の所定量を混合
して、室温で1時間攪拌後、濾過・洗浄し、 120℃で1
2時間乾燥後 500℃で1時間焼成して、ゾル・ゲル法に
よりコア部粉末表面にアルミナ層を形成した。
粉末に所定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の
所定量を含浸し、Ptを含浸担持した。Ptの担持量は1.
41重量%である。得られた触媒粉末から定法によりペ
レットを作製し、本実施例の排ガス浄化用触媒とした。 (実施例3)2-プロパノール中にAl(O-secC4H9)3を0.05
モル/Lと、Ti(O-secC4H9)3を0.01モル/L溶解した溶
液を調製し、この溶液の所定量中に実施例1にて形成さ
れたものと同様のコア部粉末の所定量を混合して、室温
で1時間攪拌後、濾過・洗浄し、 120℃で12時間乾燥後
500℃で1時間焼成して、ゾル・ゲル法によりコア部粉
末表面にアルミナ層を形成した。
粉末に所定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の
所定量を含浸し、Ptを含浸担持した。Ptの担持量は1.46
重量%である。得られた触媒粉末から定法によりペレッ
トを作製し、本実施例の排ガス浄化用触媒とした。 (実施例4)2-プロパノール中にAl(O-secC4H9)3を0.05
モル/Lと、塩化白金酸を0.05モル/L溶解した溶液を
調製し、この溶液の所定量中に実施例1にて形成された
ものと同様のコア部粉末の所定量を混合して、室温で1
時間攪拌後、濾過・洗浄し、120℃で12時間乾燥後 500
℃で1時間焼成して、ゾル・ゲル法によりPtを複合担持
したアルミナ層をコア部粉末表面に形成し、Ptが1.5重
量%複合担持された触媒粉末を調製した。
ペレットを作製し、本実施例の排ガス浄化用触媒とし
た。 (実施例5)2-プロパノール中にAl(O-secC4H9)3を0.05
モル/Lと、塩化白金酸を0.05モル/L、さらにTi(O-s
ecC4H9)3を0.01モル/L溶解した溶液を調製し、この溶
液の所定量中に実施例1にて形成されたものと同様のコ
ア部粉末の所定量を混合して、室温で1時間攪拌後、濾
過・洗浄し、 120℃で12時間乾燥後 500℃で1時間焼成
して、ゾル・ゲル法によりPtを複合担持したアルミナ層
をコア部粉末表面に形成し、Ptが 1.5重量%複合担持さ
れた触媒粉末を調製した。
ペレットを作製し、本実施例の排ガス浄化用触媒とし
た。 (実施例6)バリウムアルコキシドとAl(O-secC4H9)3の
混合プロパノール溶液から、ゾル・ゲル法によりBaO・4A
l2O3なる組成の複合酸化物よりなるコア部粉末を調製し
た。
0.05モル/Lとなるように溶解した溶液を調製した。こ
の溶液の所定量中に上記コア部粉末の所定量を混合し、
室温で1時間攪拌後、濾過・洗浄し、 120℃で12時間乾
燥後 500℃で1時間焼成して、ゾル・ゲル法によりコア
部粉末表面にアルミナ層を形成した。そして、得られた
アルミナ層をもつコア部粉末に所定濃度のジニトロジア
ンミン白金硝酸水溶液の所定量を含浸し、Ptを含浸担持
した。Ptの担持量は1.40重量%である。得られた触媒粉
末から定法によりペレットを作製し、本実施例の排ガス
浄化用触媒とした。
と同様のコア部粉末に所定濃度のジニトロジアンミン白
金硝酸水溶液の所定量を含浸し、Ptを含浸担持した。Pt
の担持量は1.5重量%である。得られた触媒粉末から
定法によりペレットを作製し、本比較例の排ガス浄化用
触媒とした。
のペレットをモデルガス耐久装置に装着し、表1に示す
リーンモデルガス(空燃比A/F=21)とリッチモデルガス
(空燃比A/F=12)を、入ガス温度 350℃、空間速度10万
hr-1の条件で流し、リーン時のHC、CO及びNOx 浄化率を
それぞれ測定して初期浄化率とした。
と、リッチモデルガスを30秒間交互に流すのを、入りガ
ス温度 700℃、SV=10万hr-1で20時間行う耐久試験を行
った。その後初期浄化率と同様にHC、CO及びNOx 浄化率
を測定し、熱処理後の浄化率とした。結果を表2に示
す。なお、浄化率は次式により算出した。 浄化率(%)= 100×(入ガス中成分量−出ガス中成分
量)/入ガス中成分量
比べて耐久後のNOx 浄化率が低く、各実施例の触媒は比
較例に比べて高いNOx 浄化率を示している。これはBaと
アルミナからなる担体にPtを含むアルミナ層を設けた効
果であることが明らかである。
り、アルミナ層にNi又はTiを複合することにより耐久後
のNOx 浄化率が一層向上していることがわかる。また実
施例1〜3と実施例4〜5の比較より、アルミナ層にPt
を複合化することにより耐久後のHC及びCO浄化率が大き
く向上するとともにNOx 浄化率も僅かながら向上し、Pt
のシンタリングが防止された効果が得られている。
用触媒の概念的な断面図を示す。この排ガス浄化用触媒
は触媒粉末2の集合体よりなり、触媒粉末2はコア部20
と、コア部20表面に形成された触媒担持層21とから構成
されている。コア部20はアルミナからなり、NOx 吸蔵材
としてのBaが担持されている。また触媒担持層21はPtが
複合化されたアルミナから構成されている。
説明して構成の詳細な説明に代える。 <コア部粉末の形成>平均粒径10μmの活性アルミナ粉
末 100gに所定濃度の酢酸バリウム水溶液の所定量を含
浸させ、 110℃で3時間乾燥後、 500℃で2時間焼成し
Baを担持してコア部粉末20を形成した。コア部粉末20中
のBaの担持量は、アルミナ 100g当たり 0.1モルであ
る。
器中に所定量のイソプロピルアルコールを入れ、トリイ
ソプロポキシアルミニウム Al(OC3H7)3 を Al2O3換算で
100gとなるように混合溶解し、そこへ上記で得られた
コア部粉末を 100g混合してよく攪拌分散させ、80℃で
白金アンミン水酸塩水溶液を滴下した。これによりトリ
イソプロポキシアルミニウムが加水分解し、Ptを含むア
ルミナからなるゲルがコア部粉末表面に形成された。こ
れを加熱して溶媒を蒸発させ、窒素ガス雰囲気中で仮焼
後、大気中 500℃で3時間焼成して、コア部粉末表面に
触媒担持層21を形成した。
1/1に形成され、触媒担持層21中にはアルミナ 100g当
たり2gのPtが複合化されている。つまり得られた触媒
粉末においては、触媒粉末 200g当たりにBaが 0.1モル
担持され、Ptが2g複合担持されていることになる。 <触媒の調製>上記触媒粉末を用い、定法により直径2
〜3mmのペレット形状に成形してペレット触媒を調製し
た。
試験装置内にそれぞれ配置し、表3に示すモデルガスを
リッチ1分間−リーン4分間で切り換えながら、入りガ
ス温度 700℃で交互に7時間流す耐久試験を行った。
について、上記のリーンモデルガス中にて、入りガス温
度 300℃における触媒入りガス中のNO濃度と触媒出ガス
中のNO濃度の差から、それぞれのNOx 浄化率を測定し
た。結果を表4に示す。
ミナ粉末 150gにBaを 0.1モル担持してコア部粉末を調
製した。またトリイソプロポキシアルミニウム Al(OC3H
7)3 を Al2O3換算で50gとなるように混合溶解したこと
以外は実施例7と同様にして触媒担持層を形成した。つ
まり、コア部と触媒担持層の重量比をコア部:触媒担持
層=3:1としたこと以外は実施例7と同様にして触媒
粉末を調製した。この触媒粉末 200g当たり、Ptは2g
複合担持され、Baは 0.1モル担持されている。そして実
施例7と同様に初期と耐久後のNOx 浄化率を測定し、結
果を表4に示す。
ミナ粉末 250gにBaを0.15モル担持してコア部粉末を調
製した。またトリイソプロポキシアルミニウム Al(OC3H
7)3 を Al2O3換算で50gとなるように混合溶解したこと
以外は実施例7と同様にして触媒担持層を形成した。つ
まり、コア部と触媒担持層の重量比をコア部:触媒担持
層=5:1としたこと以外は実施例7と同様にして触媒
粉末を調製した。この触媒粉末200g当たり、Ptは2g
複合担持され、Baは 0.1モル担持されている。そして実
施例7と同様に初期と耐久後のNOx 浄化率を測定し、結
果を表4に示す。
カリウムを所定量用い、実施例7と同様にしてアルミナ
粉末 150gに 0.1モルのKを担持したコア部粉末を形成
した。またトリイソプロポキシアルミニウム Al(OC3H7)
3 を Al2O3換算で50gとなるように混合溶解したこと以
外は実施例7と同様にして触媒担持層を形成した。コア
部と触媒担持層の重量比は、コア部:触媒担持層=3:
1である。触媒粉末 200g当たり、Ptは2g複合担持さ
れ、Kは 0.1モル担持されている。そして実施例7と同
様に初期と耐久後のNOx 浄化率を測定し、結果を表4に
示す。
のTiO2粉末(アナターゼ型、比表面積65m2 /g)150gを
用い、実施例7と同様にしてコア部粉末を調製した。コ
ア部粉末 150gに対してBaは 0.1モル担持された。また
トリイソプロポキシアルミニウム Al(OC 3H7)3 を Al2O3
換算で50gとなるように混合溶解したこと以外は実施例
1と同様にして触媒担持層を形成した。コア部と触媒担
持層の重量比は、コア部:触媒担持層=3:1である。
この触媒粉末 200g当たり、Ptは2g複合担持され、Ba
は0.1モル担持されている。そして実施例7と同様に初
期と耐久後のNOx 浄化率を測定し、結果を表4に示す。
のZrO2 粉末(比表面積30m2 /g) 150gを用い、実施例
7と同様にしてコア部粉末を調製した。コア部粉末 150
gに対してBaは 0.1モル担持された。またトリイソプロ
ポキシアルミニウム Al(OC3H7)3 を Al2O3換算で50gと
なるように混合溶解したこと以外は実施例7と同様にし
て触媒担持層を形成した。コア部と触媒担持層の重量比
は、コア部:触媒担持層=3:1である。この触媒粉末
200g当たり、Ptは2g複合担持され、Baは 0.1モル担
持されている。そして実施例7と同様に初期と耐久後の
NOx 浄化率を測定し、結果を表4に示す。
ン白金水溶液の所定量を、実施例7で用いたと同様の活
性アルミナ粉末 200gに含浸させ、 110℃で3時間乾燥
後、 500℃で2時間焼成してPtを担持した。Ptの担持量
は、アルミナ 200gに対して2gである。次に、得られ
たPt担持アルミナ粉末に所定濃度の酢酸バリウム水溶液
の所定量を含浸させ、 110℃で3時間乾燥後、 500℃で
2時間焼成しBaを担持して触媒粉末を調製した。Baは触
媒粉末 200g当たり0.1モル担持された。
にペレット触媒を調製し、同様に初期と耐久後のNOx 浄
化率を測定した。結果を表4に示す。 (参考例1)実施例7と同様にして、アルミナ粉末50g
にBaを 0.1モル担持してコア部粉末を調製した。またト
リイソプロポキシアルミニウム Al(OC3H7)3 を Al2O3換
算で150gとなるように混合溶解したこと以外は実施例
7と同様にして触媒担持層を形成した。つまり、コア部
と触媒担持層の重量比をコア部:触媒担持層=1:3と
したこと以外は実施例7と同様にして触媒粉末を調製し
た。この触媒粉末200g当たり、Ptは2g複合担持さ
れ、Baは 0.1モル担持されている。そして実施例7と同
様に初期と耐久後のNOx 浄化率を測定し、結果を表4に
示す。
ミナ粉末 180gにBaを 0.1モル担持してコア部粉末を調
製した。またトリイソプロポキシアルミニウム Al(OC3H
7)3 を Al2O3換算で20gとなるように混合溶解したこと
以外は実施例7と同様にして触媒担持層を形成した。つ
まり、コア部と触媒担持層の重量比をコア部:触媒担持
層=9:1としたこと以外は実施例7と同様にして触媒
粉末を調製した。この触媒粉末 200g当たり、Ptは2g
複合担持され、Baは 0.1モル担持されている。そして実
施例1と同様に初期と耐久後のNOx 浄化率を測定し、結
果を表4に示す。
化率は比較的良好であるが、耐久後のNOx 浄化率の低下
が著しい。これに対し実施例7〜12の触媒では、NOx 浄
化率の低下度合いが小さく、耐久後も比較的高いNOx 浄
化率が維持されていることがわかる。これは、NOx 吸蔵
材をコア部に担持し、Ptを触媒担持層に担持したことに
よる効果であることが明らかであり、耐久時にPtがシン
タリングするのが抑制されたことによる効果と考えられ
る。
例と同様の構成であるが、初期及び耐久後のNOx 浄化率
が低くなっている。これは、参考例1ではBaを含むコア
部が相対的に少なくなり、かつPtとの距離が離れすぎた
ために、NOx 吸蔵反応が充分進まず初期のNOx 浄化率が
低くなったものと考えられる。また耐久後のNOx 浄化率
の低下度合いが大きいのは、コア部とBaの反応による劣
化と考えられる。
同様の構成であるが、やはり初期及び耐久後のNOx 浄化
率が低くなっている。これは、参考例2ではPtを担持し
た粒子が相対的に少なくなり、NOの酸化反応とNOx 吸蔵
反応の両方が円滑に進行しなかったため初期のNOx 浄化
率が低くなったものと考えられる。また耐久後のNOx浄
化率の低下度合いが大きいのは、Ptのシンタリングによ
り劣化したものと考えられる。
シドの溶液中にコア部粉末を分散させてPt塩の水溶液を
添加することにより加水分解する方法を用いたが、イオ
ン交換水で加水分解した後、従来のように吸着担持法あ
るいは含浸担持法などによりPtを担持することもでき
る。この場合は、Ptはコア部にも一部担持されることと
なるが、表面の触媒担持層の寄与が大きいため実施例と
ほぼ同様の効果が得られることがわかっている。
用触媒の概念的な断面図を示す。この排ガス浄化用触媒
は触媒粉末3の集合体よりなり、触媒粉末3はコア部30
と、コア部30表面に形成された触媒担持層31とから構成
されている。コア部30はK2O,TiO2及び Al2O3の複合酸化
物からなり、触媒担持層31はPtが複合化されたアルミナ
から構成されている。
説明して構成の詳細な説明に代える。 <コア形成工程>ステンレス容器に所定量のイソプロピ
ルアルコールを入れ、トリイソプロポキシアルミニウム
Al(OC3H7)3 を Al2O3換算で39.9gとなるように投入し
た。次に、酢酸カリウムを K2O換算で18.8g、チタン酸
テトライソプロポキシド Ti(OC3H7)4 をTiO2換算で31.
3gとなるよう投入した。
後、所定量のイオン交換水で加水分解され、ゾル−ゲル
化・乾燥・粉砕・焼成( 500℃)工程を経てコア部粉末
を得た。コア部粉末は、K2O,TiO2及び Al2O3がモル比で
0.4:1:1の割合の組成の複合酸化物から構成されてい
る。 <担持層形成工程>ステンレス容器に所定量のイソプロ
ピルアルコールを入れ、トリイソプロポキシアルミニウ
ム Al(OC3H7)3 を Al2O3換算で50gと、コア部粉末50g
とを投入した。
し、トリイソプロポキシアルミニウムを溶解した後、
1.1gのPtに相当するPt化合物(Ptアンミン水塩)を溶
解した水溶液で加水分解し、ゾル−ゲル化・乾燥・粉砕
・焼成( 500℃)工程を経て、コア部表面にPt-Al2O3複
合体からなる触媒担持層を形成し、実施例13の触媒粉末
を得た。コア部と触媒担持層との比率は、重量比で1:
1である。 <触媒化>得られた触媒粉末を定法でスラリー化し、直
径30mm、長さ50mmのコージェライト製モノリス担体にウ
ォッシュコートを施し 500℃で1時間焼成して、モノリ
ス触媒を調製した。コート量は担体容積1L当たり 180
gであり、Pt担持量は担体容積1L当たり2gとなる。 <試験>得られたモノリス触媒は、表5に示すモデルガ
スによる耐久試験に供された。耐久試験は、入りガス温
度 700℃で、モノリス触媒にリーンガスとリッチガスを
4min/1minの割合で交互に合計4時間導入した。
に示すモデルガスによりNOx 浄化率が測定された。NOx
浄化率の測定は、入りガス温度 300℃で、モノリス触媒
にリーンガスとリッチガスを 2min/2minの割合で交互に
導入し、リーン時のNOx 浄化率を測定した。結果を表6
に示す。
ル中に Al2O3換算で51.1gとなる量のトリイソプロポキ
シアルミニウム、 K2O換算で18.8gとなる量の酢酸カリ
ウム、TiO2換算で20gとなる量のチタンテトライソプロ
ポキシドを投入し、同様にしてK2O,TiO2及び Al2O3がモ
ル比で0.8:1:2の組成のコア部粉末を得た。
してPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成した。コア部と
触媒担持層との比率は、重量比で1:1である。得られ
た触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノリス触媒を調
製し、同様にして耐久試験を行った。そして耐久試験後
のモノリス触媒について、実施例13と同様にしてNOx 浄
化率を測定し、結果を表6に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で59.5gとなる量のトリ
イソプロポキシアルミニウム、 K2O換算で18.8gとなる
量の酢酸カリウム、TiO2換算で11.7gとなる量のチタン
テトライソプロポキシドを投入し、同様にしてK2O,TiO2
及び Al2O3がモル比で 1.4:1:4の組成のコア部粉末を得
た。
してPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成した。コア部と
触媒担持層との比率は、重量比で1:1である。得られ
た触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノリス触媒を調
製し、同様にして耐久試験を行った。そして耐久試験後
のモノリス触媒について、実施例13と同様にしてNOx 浄
化率を測定し、結果を表6に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で63gとなる量のトリイ
ソプロポキシアルミニウム、 K2O換算で18.8gとなる量
の酢酸カリウム、TiO2換算で 8.2gとなる量のチタンテ
トライソプロポキシドを投入し、同様にしてK2O,TiO2及
び Al2O3がモル比で 2:1:6の組成のコア部粉末を得た。
してPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成した。コア部と
触媒担持層との比率は、重量比で1:1である。得られ
た触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノリス触媒を調
製し、同様にして耐久試験を行った。そして耐久試験後
のモノリス触媒について、実施例13と同様にしてNOx 浄
化率を測定し、結果を表6に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で65.5gとなる量のトリ
イソプロポキシアルミニウム、 K2O換算で13.4gとなる
量の酢酸カリウム、TiO2換算で 5.7gとなる量のチタン
テトライソプロポキシドを投入し、同様にしてK2O,TiO2
及びAl2O3がモル比で 2:1:9の組成のコア部粉末を得
た。
してPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成した。コア部と
触媒担持層との比率は、重量比で1:1である。得られ
た触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノリス触媒を調
製し、同様にして耐久試験を行った。そして耐久試験後
のモノリス触媒について、実施例13と同様にしてNOx 浄
化率を測定し、結果を表6に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で66.8gとなる量のトリ
イソプロポキシアルミニウム、 K2O換算で10gとなる量
の酢酸カリウム、TiO2換算で 4.4gとなる量のチタンテ
トライソプロポキシドを投入し、同様にしてK2O,TiO2及
び Al2O3がモル比で 2:1:12の組成のコア部粉末を得
た。
してPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成した。コア部と
触媒担持層との比率は、重量比で1:1である。得られ
た触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノリス触媒を調
製し、同様にして耐久試験を行った。そして耐久試験後
のモノリス触媒について、実施例13と同様にしてNOx 浄
化率を測定し、結果を表6に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で59.5gとなる量のトリ
イソプロポキシアルミニウム、 K2O換算で18.8gとなる
量の酢酸カリウム、TiO2換算で11.7gとなる量のチタン
テトライソプロポキシドを投入し、同様にしてK2O,TiO2
及び Al2O3がモル比で 1.4:1:4の組成のコア部粉末を得
た。
してPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成した。コア部と
触媒担持層との比率は、重量比で1:2である。得られ
た触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノリス触媒を調
製し、同様にして耐久試験を行った。そして耐久試験後
のモノリス触媒について、実施例13と同様にしてNOx 浄
化率を測定し、結果を表6に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で59.5gとなる量のトリ
イソプロポキシアルミニウム、 K2O換算で18.8gとなる
量の酢酸カリウム、TiO2換算で11.7gとなる量のチタン
テトライソプロポキシドを投入し、同様にしてK2O,TiO2
及び Al2O3がモル比で 1.4:1:4の組成のコア部粉末を得
た。
してPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成した。コア部と
触媒担持層との比率は、重量比で2:1である。得られ
た触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノリス触媒を調
製し、同様にして耐久試験を行った。そして耐久試験後
のモノリス触媒について、実施例13と同様にしてNOx 浄
化率を測定し、結果を表6に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で59.5gとなる量のトリ
イソプロポキシアルミニウム、 K2O換算で18.8gとなる
量の酢酸カリウム、TiO2換算で11.7gとなる量のチタン
テトライソプロポキシドを投入し、同様にしてK2O,TiO2
及び Al2O3がモル比で 1.4:1:4の組成のコア部粉末を得
た。
してPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成した。コア部と
触媒担持層との比率は、重量比で3:1である。得られ
た触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノリス触媒を調
製し、同様にして耐久試験を行った。そして耐久試験後
のモノリス触媒について、実施例13と同様にしてNOx 浄
化率を測定し、結果を表6に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で59.5gとなる量のトリ
イソプロポキシアルミニウム、 K2O換算で18.8gとなる
量の酢酸カリウム、TiO2換算で11.7gとなる量のチタン
テトライソプロポキシドを投入し、同様にしてK2O,TiO2
及び Al2O3がモル比で 1.4:1:4の組成のコア部粉末を得
た。
してPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成した。コア部と
触媒担持層との比率は、重量比で5:1である。得られ
た触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノリス触媒を調
製し、同様にして耐久試験を行った。そして耐久試験後
のモノリス触媒について、実施例13と同様にしてNOx 浄
化率を測定し、結果を表6に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で59.5gとなる量のトリ
イソプロポキシアルミニウム、 K2O換算で18.8gとなる
量の酢酸カリウム、TiO2換算で11.7gとなる量のチタン
テトライソプロポキシドを投入し、同様にしてK2O,TiO2
及び Al2O3がモル比で 1.4:1:4の組成のコア部粉末を得
た。
してPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成した。コア部と
触媒担持層との比率は、重量比で7:1である。得られ
た触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノリス触媒を調
製し、同様にして耐久試験を行った。そして耐久試験後
のモノリス触媒について、実施例13と同様にしてNOx 浄
化率を測定し、結果を表6に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で61.0gとなる量のトリ
イソプロポキシアルミニウムと、TiO2換算で12gとなる
量のチタンテトライソプロポキシドを投入し、同様にし
てTiO2及び Al2O3がモル比で1:4の組成の粉末を得
た。
ムを溶解した水溶液中に投入し、蒸発乾固させて 0.2モ
ルのKを担持したコア部粉末を調製した。このコア部粉
末を用い、実施例13と同様にしてPt-Al2O3からなる触媒
担持層を形成した。コア部と触媒担持層との比率は、重
量比で1:1である。得られた触媒粉末を用いて実施例
13と同様にモノリス触媒を調製し、同様にして耐久試験
を行った。そして耐久試験後のモノリス触媒について、
実施例13と同様にしてNOx 浄化率を測定し、結果を表6
に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で71.2gとなる量のトリ
イソプロポキシアルミニウムと、 K2O換算で10.9gとな
る量の酢酸カリウムを投入し、同様にしてK2O及びAl2O3
がモル比で1:6の組成のコア部粉末を得た。
してPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成した。コア部と
触媒担持層との比率は、重量比で1:1である。得られ
た触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノリス触媒を調
製し、同様にして耐久試験を行った。そして耐久試験後
のモノリス触媒について、実施例13と同様にしてNOx 浄
化率を測定し、結果を表6に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で60gとなる量のトリイ
ソプロポキシアルミニウムと、 BaO換算で30gとなる量
のジイソプロポキシバリウムを投入し、同様にしてBaO
及びAl2O3がモル比で1:3の組成のコア部粉末を得
た。
してPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成した。コア部と
触媒担持層との比率は、重量比で1:1である。得られ
た触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノリス触媒を調
製し、同様にして耐久試験を行った。そして耐久試験後
のモノリス触媒について、実施例13と同様にしてNOx 浄
化率を測定し、結果を表6に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で55.2gとなる量のトリ
イソプロポキシアルミニウム、 BaO換算で27.6gとなる
量のジイソプロポキシバリウム、TiO2換算で 7.2gとな
る量のチタンテトライソプロポキシドを投入し、同様に
してBaO,TiO2及び Al2O3がモル比で 1:0.5:3の組成のコ
ア部粉末を得た。
してPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成した。コア部と
触媒担持層との比率は、重量比で1:1である。得られ
た触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノリス触媒を調
製し、同様にして耐久試験を行った。そして耐久試験後
のモノリス触媒について、実施例13と同様にしてNOx 浄
化率を測定し、結果を表6に示す。
均粒径10μm)71.2gを、 0.2モルの酢酸カリウムを溶
解した水溶液中に投入し、蒸発乾固させて 0.2モルのK
を担持した。次にこの K-Al2O3粉末をコア部粉末とし、
実施例13と同様にしてPt-Al2O3からなる触媒担持層を形
成した。コア部と触媒担持層との比率は、重量比で1:
1である。
にモノリス触媒を調製し、同様にして耐久試験を行っ
た。そして耐久試験後のモノリス触媒について、実施例
13と同様にしてNOx 浄化率を測定し、結果を表6に示
す。(実施例29)市販の活性アルミナ粉末(平均粒径10
μm)とチタニア粉末(平均粒径3μm)とを、TiO2:A
lO3=1:4のモル比で混合した。この混合粉末を 0.2モ
ルの酢酸カリウムを溶解した水溶液中に投入し、蒸発乾
固させて 0.2モルのKを担持した。
13と同様にしてPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成し
た。コア部と触媒担持層との比率は、重量比で1:1で
ある。得られた触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノ
リス触媒を調製し、同様にして耐久試験を行った。そし
て耐久試験後のモノリス触媒について、実施例13と同様
にしてNOx 浄化率を測定し、結果を表6に示す。
ピルアルコール中に Al2O3換算で59.5gとなる量のトリ
イソプロポキシアルミニウム、 K2O換算で18.8gとなる
量の酢酸カリウム、TiO2換算で11.7gとなる量のチタン
テトライソプロポキシドを投入し、同様にしてK2O,TiO2
及び Al2O3がモル比で 1.4:1:4の組成のコア部粉末を得
た。
る量のトリイソプロポキシアルミニウムを溶解したイソ
プロピルアルコール中に50g投入して、80℃で攪拌しな
がらイオン交換水で加水分解し、ゾル−ゲル化・乾燥・
粉砕・焼成工程を経て、コア部表面に Al2O3からなる担
持層を形成した。コア部と担持層との比率は、重量比で
1:1である。
ニトロジアンミン白金水溶液に浸漬し、引き上げた後乾
燥・焼成して、 1.1重量%のPtが担持された触媒粉末を
得た。得られた触媒粉末を用いて実施例13と同様にモノ
リス触媒を調製し、同様にして耐久試験を行った。そし
て耐久試験後のモノリス触媒について、実施例13と同様
にしてNOx 浄化率を測定し、結果を表6に示す。
均粒径10μm)60gを、 0.2モルの酢酸バリウムを溶解
した水溶液中に投入し、蒸発乾固させて 0.2モルのBaを
担持した。次にこのBa-Al2O3粉末をコア部粉末とし、実
施例13と同様にしてPt-Al2O3からなる触媒担持層を形成
した。コア部と触媒担持層との比率は、重量比で1:1
である。
にモノリス触媒を調製し、同様にして耐久試験を行っ
た。そして耐久試験後のモノリス触媒について、実施例
13と同様にしてNOx 浄化率を測定し、結果を表6に示
す。(評価)
O2,Al2O3を複合化し、触媒担持層にPtを複合化した Al2
O3を用いたものであるが、TiO2/Al2O3比と耐久性の関係
が伺える。すなわち、コア部にTiO2を含まない実施例28
に比べていずれも高いNOx 浄化率を示し、TiO2の複合化
が有効であることが明らかである。またTiO2/Al2O3比が
小さい実施例13、及びTiO2/Al2O3比が大きな実施例18で
は、TiO2/Al2O3比が1:4あるいは1:6の実施例15〜
16に比べてNOx 浄化率が比較的低い。これは、TiO2が少
ないと複合化した効果が小さく、TiO2が多すぎると耐熱
性が低下するためと考えられる。
ア部と触媒担持層の比率と耐久性の関係が伺える。すな
わちコア部/触媒担持層比が2:1あるいは3:1の実
施例20〜21でNOx 浄化率はピークを示し、このあたりの
比率が最適であることがわかる。実施例15及び実施例19
〜23においては、コア部はK2O,TiO2,Al2O3が同一比率で
複合化されたものであるので、コア部の比率が大きくな
るとNOx 吸蔵材(K)の量も増大するため、その影響に
よりPtにシンタリングが生じたことが考えられる。ま
た、コア部の比率が大きくなり過ぎると、Ptの担持密度
が高くなりすぎてシンタリングし易いことも原因と考え
られる。そしてコア部の比率が少ない場合には、Kが不
足するだけでなく、触媒担持層が厚くなり過ぎてPtが A
l2O3に埋没し、Ptの露出面積が低下したために耐久性が
低下したものと考えられる。
ア部において、TiO2と Al2O3を物理的に混合するよりも
複合酸化物とした方が耐久性が向上することがわかる。
また実施例25と実施例28の比較より、Kはコア部に担持
されるよりも複合化された方が耐久性が向上することも
わかる。この原因は、Kを担持した場合にはコア部表面
にKが偏析するが、複合化することによりKは均一に高
分散されることによるものと考えられる。
複合化されているためコア部の構成としては好ましい
が、触媒担持層ではPtが吸着担持されている。そのため
Ptは Al2O3表面に高密度で担持されて分散性が低くなっ
たと考えられ、触媒担持層をPt-Al2O3複合体とした実施
例15に比べてNOx 浄化率が大きく低下している。なお、
実施例26〜27では、NOx 吸蔵材としてBaを用いている
が、Kの場合と同様に耐久性が向上していることがわか
る。しかしBaの場合には、理由は不明であるが、コア部
のTiO2の有無に関わらず耐久性の差はみられなかった。
れば、NOの酸化によるNOx の生成と、そのNOx のNOx 吸
蔵材への吸蔵、及びNOx 吸蔵材から放出されたNOx の還
元とが円滑に進行し、リーン雰囲気及びストイキ〜リー
ン雰囲気において高いNOx 浄化性能を両立させることが
できる。したがってリーンバーンエンジンからの排ガス
であってもNOx を効率よく還元除去することができ、か
つ耐久性に優れているため高いNOx 浄化性能を長期間維
持することができる。
法によれば、NOx 吸蔵元素と第1の金属とが原子レベル
で高分散したコア部粉末を容易かつ確実に形成すること
ができ、かつ貴金属と第2の金属とが原子レベルで高分
散した触媒担持層をコア部粉末表面に容易かつ確実に形
成することができるので、上記した本発明の排ガス浄化
用触媒を容易に安定して製造することができる。
断面図である。
的断面図である。
的断面図である。
(触媒担持層)
Claims (8)
- 【請求項1】 第1担体と該第1担体中に含まれたNOx
吸蔵材とよりなるコア部と、第2担体と該第2担体に含
まれた触媒貴金属とよりなり該コア部表面に形成された
触媒担持層と、からなることを特徴とする排ガス浄化用
触媒。 - 【請求項2】 前記コア部と前記触媒担持層とは重量比
でコア部:触媒担持層=1:2〜8:1となるように形
成されていることを特徴とする請求項1に記載の排ガス
浄化用触媒。 - 【請求項3】 前記NOx 吸蔵材はアルカリ金属及びアル
カリ土類金属の少なくとも一方から選ばれ、前記第2担
体は少なくともアルミナを含む金属酸化物であることを
特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。 - 【請求項4】 前記第1担体はアルミナとチタニアの複
合酸化物からなり、モル比でTiO2/Al2O3=1/2〜1/9 であ
ることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化用触
媒。 - 【請求項5】 前記触媒貴金属は前記第2担体と複合化
されていることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄
化用触媒。 - 【請求項6】 前記第1担体と前記NOx 吸蔵材とは複合
酸化物を構成していることを特徴とする請求項1〜5に
記載の排ガス浄化用触媒。 - 【請求項7】 アルカリ金属及びアルカリ土類金属の少
なくとも一方から選ばれるNOx 吸蔵元素の塩と第1の金
属のアルコキシドとを混合して溶液とし、加水分解後焼
成することによりNOx 吸蔵元素と該第1の金属との複合
酸化物よりなるコア部粉末を形成するコア形成工程と、 第2の金属のアルコキシドと貴金属イオンを含む溶液と
該コア部粉末とを混合し、加水分解後焼成することで該
コア部粉末表面に該貴金属と該第2の金属とが複合化し
た触媒担持層を形成する担持層形成工程と、よりなるこ
とを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。 - 【請求項8】 前記担持層形成工程は前記コア部粉末と
前記第2の金属のアルコキシドとを含む溶液に前記貴金
属イオンを含む水溶液を添加して加水分解することを特
徴とする請求項7に記載の排ガス浄化用触媒の製造方
法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP27764997A JP3640130B2 (ja) | 1996-11-14 | 1997-10-09 | 排ガス浄化用触媒及びその製造方法 |
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|---|---|---|---|
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| JP9-6572 | 1997-01-17 | ||
| JP657297 | 1997-01-17 | ||
| JP8-303182 | 1997-01-17 | ||
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|---|---|
| JPH10258232A true JPH10258232A (ja) | 1998-09-29 |
| JP3640130B2 JP3640130B2 (ja) | 2005-04-20 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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