JPH1099691A - 排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化方法 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒及び排気ガス浄化方法

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JPH1099691A
JPH1099691A JP8256718A JP25671896A JPH1099691A JP H1099691 A JPH1099691 A JP H1099691A JP 8256718 A JP8256718 A JP 8256718A JP 25671896 A JP25671896 A JP 25671896A JP H1099691 A JPH1099691 A JP H1099691A
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JP
Japan
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exhaust gas
catalyst
zeolite
temperature
gas purification
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JP8256718A
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English (en)
Inventor
Keiji Yamada
啓司 山田
Akihide Takami
明秀 高見
Hideji Iwakuni
秀治 岩国
Makoto Kyogoku
誠 京極
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】直接噴射式ガソリンエンジンの排気ガスのよう
な温度が低く、流量が多く、酸素濃度が高い排気ガスを
浄化する。 【解決手段】縦横の孔径が異なる細孔を有するβ型ゼオ
ライトと活性アルミナとを混合し、該混合物に触媒金属
としてPtとPdとを担持させてなる触媒に、排気ガス
を接触させて、該排気ガスを浄化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス浄化用触
媒及び排気ガス浄化方法に関し、ディーゼルエンジンや
直接噴射式ガソリンエンジンのリーン燃焼運転時の排気
ガスのような温度が低く、流量が多く、酸素濃度が高い
排気ガスの浄化に特に適する発明である。
【0002】
【従来の技術】自動車エンジンの排気ガスを浄化するた
めの触媒に関して、β型ゼオライトにCu等の触媒金属
をイオン交換によって担持させることによって、該排気
ガス中に含まれるNOx(窒素酸化物)の分解浄化性能
を高める、という提案はある(特開平5−220403
号公報参照)。この提案は、β型ゼオライトが他のゼオ
ライト(ZSM−5)よりも耐熱性が高いことを利用し
て、NOx触媒の高温耐久性を高めようとするものであ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、単にβ型ゼオ
ライトに触媒金属を担持させただけでは、排気ガス温度
が例えば100〜140℃という低温で且つ高酸素濃度
下では、排気ガス中の特にHC(炭化水素)やCO(一
酸化炭素)を充分に酸化浄化することはできない。SV
(空間速度)が高い場合にはその傾向が顕著になる。す
なわち、A/F=40〜100で運転される上記直接噴
射式ガソリンエンジンの排気ガスの場合、その温度はλ
=1で運転されるガソリンエンジンの排気ガスに比べて
200℃程度低くなり、触媒を排気マニホールドに直結
した場合でも、触媒入口の排気ガス温度はアイドル運転
時には130℃程度にしかならず、従来の触媒ではこの
ような低温の排気ガスを浄化することはできない。しか
も、直接噴射式ガソリンエンジンの排気ガスには、化学
的に安定なアロマ成分やパラフィンが多くなるから、酸
化分解し難い、という問題もある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記β型ゼ
オライトの細孔は縦横の径が異なり、このような細孔を
有するゼオライトが排気ガス中のHCを低温でも比較的
多量に吸着する点に着目し、この吸着現象をうまく利用
すれば、触媒の低温活性が飛躍的に向上することを見出
だし本発明を完成するに至ったものである。
【0005】すなわち、この出願の発明に係る排気ガス
浄化用触媒は、縦横の孔径が異なる細孔を有するゼオラ
イトと、活性アルミナと、貴金属とを有し、該貴金属が
触媒金属として上記ゼオライト及び活性アルミナの少な
くとも一方に担持されていることを特徴とする。
【0006】この触媒の場合、活性アルミナと貴金属と
を組み合わせただけの触媒よりも低温活性が格段と優れ
ている。その理由は定かではないが、次のように考えら
れる。
【0007】活性アルミナと貴金属との組み合わせの場
合、排気ガス温度が低いときは貴金属自体の活性が低
く、しかも活性アルミナ自体のHC等に対する吸着能力
がもともと高くないために、触媒としての低温活性が低
い、ということができる。これに対して、上記細孔の縦
横の径が異なるゼオライトは、その細孔形状に起因し
て、排気ガス温度が低い場合でも、該排気ガス中の比較
的大きな分子から小さな分子まで効率良く吸着すること
ができ、且つ吸着量も多い一方で、短径部があるために
一旦吸着した分子は脱離しにくい。このため、当該発明
の触媒の場合は、低温時においては上記ゼオライトが排
気ガス中のHC等を吸着してこれを上記貴金属による酸
化触媒反応に供するために、低温であるがゆえに貴金属
自体の活性がそれほど高くなくても排気ガスの浄化効率
が比較的高くなる、と考えられる。
【0008】但し、このようなゼオライトに貴金属を担
持させただけでは、期待する低温活性を呈しない。すな
わち、当該発明においては、活性アルミナは、貴金属と
の相互作用によって、該貴金属の低温活性を高める働き
をしており、また、上記ゼオライトに対してはそのHC
等の吸着・脱離性の面で上記貴金属による触媒反応を促
進するように影響を及ぼしていると、考えられる。
【0009】上記触媒を調製する場合、上記貴金属を上
記ゼオライトと活性アルミナとの混合物に担持させるよ
うにしても、上記ゼオライトに貴金属を担持させたもの
と上記活性アルミナに貴金属を担持させたものとを混合
しても、活性アルミナに貴金属を担持させたものに上記
ゼオライトを混合しても、あるいは上記ゼオライトに貴
金属を担持させたものに活性アルミナを混合するように
してもよい。
【0010】上記ゼオライトは、上述の如き作用を得る
ために、その細孔の短径が0.5nm以上であることが
好ましく、また、0.6nm以下であることが好まし
く、さらに、その長径と短径との比(長径/短径)は
1.10よりは大きい方が好ましい。このようなゼオラ
イトとして好適なものはβ型ゼオライトであり、このβ
型ゼオライトの場合、短径が0.55nm、長径が0.
7nmの細孔を有し、この細孔の長径/短径の比は1.
25以上になっている。上記活性アルミナとβ型ゼオラ
イトとの組み合わせにおいては、その比は(活性アルミ
ナ):(β型ゼオライト)=1:1が好適である。
【0011】また、上記貴金属としては、酸化触媒とし
ての低温活性に優れたPt及びPdの組み合わせが好適
であり、特にPt/Pd=5/3が好適である。そし
て、貴金属としてPtとPdとを組み合わせて上記β型
ゼオライトと活性アルミナとの混合物に担持させた場
合、このPt及びPdとβ型ゼオライトとの相互作用、
並びにPt及びPdと活性アルミナとの相互作用が強く
なり、触媒の低温活性の向上に有利になる。
【0012】また、この出願の他の発明は、上述の如き
排気ガス浄化用触媒を用いた排気ガス浄化方法であっ
て、HC又はCOを含有し且つ温度が100℃〜140
℃の排気ガスを上記排気ガス浄化用触媒に接触させるこ
とによって、上記HC又はCOを酸化させて浄化するこ
とを特徴とする。すなわち、排気ガス温度が100℃〜
140℃の低温下でもHC又はCOの酸化反応を効率良
く進めることができる。
【0013】
【発明の効果】従って、本発明によれば、縦横の孔径が
異なる細孔を有するゼオライトと、活性アルミナと、貴
金属とを有し、該貴金属が触媒金属として上記ゼオライ
ト及び活性アルミナの少なくとも一方に担持されている
から、上記ゼオライトの優れた吸着能と、貴金属と活性
アルミナとの組み合わせによる優れた酸化触媒機能とが
相互に働き合って、排気ガス中のHC等の浄化におい
て、優れた低温活性が得られる。
【0014】
【発明の実施の形態】本件の触媒は、ハニカム担体に担
持され、この担体は直接噴射式ガソリンエンジンの排気
マニホールド近傍の排気通路に配置される。直接噴射式
ガソリンエンジンは、空燃比をλ=1からA/F=40
〜10ぐらいまで調整可能である。
【0015】<触媒の調製> −実施例の触媒− 活性アルミナとしてのγ−アルミナとβ型ゼオライト
(SiO2 /Al2 3=25)とを1:1の重量比率
で混合し、これに水和アルミナを10wt%加えてスラ
リーをつくり、コージェライト製のハニカム担体にウォ
ッシュコートし、大気中において500℃で2時間の焼
成を行なった。そして、ジニトロジアミン白金(II)硝酸
酸性溶液の所定量(Ptがγ−アルミナの3.6wt%
となる量)とジニトロジアミンパラジウム(II)硝酸酸性
溶液の所定量(パラジウムがγ−アルミナの2.2wt
%となる量)とを混合し、これを上記ハニカム担体のウ
ォッシュコート層に含浸させ、150℃で1時間乾燥さ
せた後、大気中において500℃で2時間の焼成を行な
うことにより、目的とする排気ガス浄化用触媒を得た。
【0016】−比較例1− ハニカム担体に対するウォッシュコートはγ−アルミナ
のみとし、他は上記実施例と同様の条件・方法によって
触媒を調製した。γ−アルミナのウォッシュコート量は
実施例のγ−アルミナとβ型ゼオライトとを合わせたコ
ート量と同じにした。
【0017】−比較例2− ハニカム担体に対するウォッシュコートはβ型ゼオライ
トのみとし、他は上記実施例と同様の条件・方法によっ
て触媒を調製した。β型ゼオライトのウォッシュコート
量は実施例のγ−アルミナとβ型ゼオライトとを合わせ
たコート量と同じにした。
【0018】<触媒の評価> −低温活性について− 上記実施例及び比較例の各触媒について、ライトオフ性
能、すなわち、HCの浄化に関するT−50(50%の
浄化率が得られる排気ガス温度(触媒入口での温度))
をリグテストで評価した。テスト用のガスの組成は次の
通りであり、直接噴射式ガソリンエンジンの排気ガスを
模したものである(A/F=40に相当する)。
【0019】HC;4000ppmC,CO;0.14
%,NO;250ppm,O2 ;17%,CO2 ;9
%,H2 ;0.07%,残部N2 テストガスはSV=110000/hで触媒に流した。
【0020】テスト結果は図1に示されている。同図に
よれば、実施例の触媒ではT−50の温度が比較例1に
比べて20℃程度低くなっている。このことから、Pt
及びPdを触媒金属として、これにγ−アルミナとβ型
ゼオライトとを組み合わせると、触媒の低温活性が飛躍
的に向上することがわかる。また、比較例2は実施例と
同じくβ型ゼオライトを担持母材とするが、T−50の
温度はγ−アルミナを用いた比較例1よりも少し高くな
っている。従って、β型ゼオライトのみを担持母材とし
て用いても期待する効果は得られず、γ−アルミナとβ
型ゼオライトとの相互作用、あるいはこれらとPt及び
Pdとの相互作用があって初めて、期待する低温活性が
得られる、ということができる。
【0021】−NOx浄化率について− また、上記低温活性の評価の場合と同じ条件のリグテス
トによって上記実施例及び比較例の各触媒のNOx浄化
率を測定したところ、図2に示す結果が得られた。この
テストでの触媒直前の排気ガス温度は130℃である。
同図によれば、γ−アルミナとβ型ゼオライトとの混合
物を担持母材とした実施例は、テストガスの酸素濃度が
極めて高い(A/F=40)にも拘らず、比較例に比べ
て非常に高い浄化率を示している。これは、上述の如
く、実施例の触媒は低温活性が優れ、排気ガス中のHC
を分解する能力が高いため、該HCが酸化分解するとき
に、NOの分解反応に対して還元剤として効率良く働い
て、該分解反応を促進するためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例及び比較例の低温活性を評価したリグテ
ストの結果を示すグラフ図。
【図2】実施例及び比較例のNOx浄化率に関するリグ
テストの結果を示すグラフ図。
【符号の説明】
なし。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 京極 誠 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 縦横の孔径が異なる細孔を有するゼオラ
    イトと、活性アルミナと、貴金属とを有し、該貴金属が
    触媒金属として上記ゼオライト及び活性アルミナの少な
    くとも一方に担持されていることを特徴とする排気ガス
    浄化用触媒。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載されている排気ガス浄化
    用触媒において、 上記ゼオライトが、β型ゼオライトであることを特徴と
    する排気ガス浄化用触媒。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載されている排気ガス浄化
    用触媒において、 上記β型ゼオライトと活性アルミナとの混合物に、上記
    貴金属としてPtとPdとが担持されていることを特徴
    とする排気ガス浄化用触媒。
  4. 【請求項4】 HC又はCOを含有し且つ温度が100
    ℃〜140℃の排気ガスを請求項1に記載されている排
    気ガス浄化用触媒に接触させることによって、上記HC
    又はCOを酸化させて浄化することを特徴とする排気ガ
    ス浄化方法。
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