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【発明の名称】 排ガス浄化用触媒
【発明者】 【氏名】堀 あすか

【氏名】平井 章雅

【氏名】成田 慶一

【要約】 【課題】Hot領域における浄化性能が高い排ガス浄化用触媒を提供すること。

【構成】触媒基材と、触媒基材上に形成された触媒コート層と、を有する排ガス浄化用触媒であって、触媒コート層は、下記の(a−1)成分、及び(a−2)成分を含む内層aと、下記の(b−1)成分、及び(b−2)成分を含む外層bと、を含む層構造を有する。(a−1)成分及び(b−1)成分:貴金属、(a−2)成分:(あ)Ce、(い)Zr、及び(う)希土類元素、アルカリ土類元素、及びYからなる群より選ばれる元素の複合酸化物であって、(あ)に対する(い)の比率が、CeO2とZrO2の重量比に換算して40/100〜100/2の範囲にあるもの、(b−2)成分:(え)Ce、(お)Zr、及び(か)希土類元素、アルカリ土類元素、及びYからなる群より選ばれる元素のうち、少なくとも(お)及び(か)を含む元素の複合酸化物であって、(え)に対する(お)の比率が、CeO2とZrO2の重量比に換算して40/100以下であるもの。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
触媒基材と、
前記触媒基材上に形成された触媒コート層と、
を有する排ガス浄化用触媒であって、
前記触媒コート層は、
(a−1)成分、及び(a−2)成分を含む内層aと、
(b−1)成分、及び(b−2)成分を含む外層bと、
を含む層構造を有することを特徴とする排ガス浄化用触媒。
(a−1)成分:貴金属
(a−2)成分:(あ)Ce、(い)Zr、及び(う)希土類元素、アルカリ土類元素、及びYからなる群より選ばれる元素、
を含む複合酸化物であって、前記(あ)に対する前記(い)の比率が、CeO2とZrO2の重量比に換算して40/100〜100/2の範囲にあるもの
(b−1)成分:貴金属
(b−2)成分:(え)Ce、(お)Zr、及び(か)希土類元素、アルカリ土類元素、及びYからなる群より選ばれる元素、
のうち、少なくとも前記(お)及び(か)を含む元素の複合酸化物であって、前記(え)〜(か)を含む元素の複合酸化物である場合は、前記(え)に対する前記(お)の比率が、CeO2とZrO2の重量比に換算して40/100以下であるもの
【請求項2】
前記内層aに、さらに、希土類元素とアルカリ土類元素とからなる群より選ばれる元素の酸化物を含む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】
前記外層bの外表面に、さらに、前記(b−1)成分を担持させたことを特徴とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項4】
前記(a−2)成分において、前記(あ)に対する前記(い)の比率が、CeO2とZrO2の重量比に換算して40/100〜100/90の範囲にあることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項5】
前記(a−1)成分は、Pd及びPtからなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
【請求項6】
前記(b−1)成分は、少なくともRhを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車、二輪車等の内燃機関からの排ガス中に含まれる有害成分を除去する排ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれる、CO、HC、NOx等の有害成分を除去する排ガス浄化用触媒は、セラミックス等の基材上に、セリウム・ジルコニウム複合酸化物(CeZr複合酸化物)等の耐火性無機酸化物と、Pd、Pt、Rh等の貴金属とを含む触媒コート層をコートして形成される。
【0003】
上記のような排ガス浄化用触媒において、高温耐熱性及び低温着火性を改善するために、触媒コート層を2層以上に分け、それぞれの層におけるセリウム酸化物、ジルコニウム酸化物の重量比を所定範囲に設定する技術が提案されている(特許文献1参照)。
【特許文献1】特許第3235640号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、世界的に排ガス規制が強化され、これまでは問題となりにくかったHot領域(400〜600℃に加温された状態)でのエミッション低減が求められているが、従来の排ガス浄化用触媒では、その要求に充分応えることができなかった。
【0005】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、Hot領域における浄化性能が高い排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
(1)請求項1の発明は、
触媒基材と、前記触媒基材上に形成された触媒コート層と、を有する排ガス浄化用触媒であって、前記触媒コート層は、(a−1)成分、及び(a−2)成分を含む内層aと、
(b−1)成分、及び(b−2)成分を含む外層bと、を含む層構造を有することを特徴とする排ガス浄化用触媒を要旨とする。
(a−1)成分:貴金属
(a−2)成分:(あ)Ce、(い)Zr、及び(う)希土類元素、アルカリ土類元素、及びYからなる群より選ばれる元素、
を含む複合酸化物であって、前記(あ)に対する前記(い)の比率が、CeO2とZrO2の重量比に換算して40/100〜100/2の範囲にあるもの
(b−1)成分:貴金属
(b−2)成分:(え)Ce、(お)Zr、及び(か)希土類元素、アルカリ土類元素、及びYからなる群より選ばれる元素、
のうち、少なくとも前記(お)及び(か)を含む元素の複合酸化物であって、前記(え)〜(か)を含む元素の複合酸化物である場合は、前記(え)に対する前記(お)の比率が、CeO2とZrO2の重量比に換算して40/100以下であるもの
本発明の排ガス浄化用触媒は、上記の構成を有することにより、Hot領域における浄化性能が非常に優れている。ここで、Hot領域とは、排ガス浄化用触媒の温度が400〜600℃となった状態である。
【0007】
前記触媒基材としては、通常、排ガス浄化触媒に使用されるものであれば特に制限はなく、例えば、ハニカム型、コルゲート型、モノリスハニカム型等が挙げられる。触媒基材の材質は、耐火性を有するものであればいずれのものであっても良く、例えば、コージェライト等の耐火性を有するセラミックス製、フェライト系ステンレス等金属製の一体構造型を用いることができる。
【0008】
前記(a−1)成分及び前記(b−1)成分に用いられる貴金属としては、例えば、Rh、Pd、Pt、Os、Ir、Ru等が挙げられる。
前記(a−2)成分における、CeO2のZrO2に対する重量比は、40/100〜100/90の範囲が好ましく、その中でも特に、40/100〜90/100の範囲が好ましい。上記の範囲内であることにより、Hot領域での浄化性能が一層向上する。
【0009】
前記(b−2)成分における、CeO2のZrO2に対する重量比は、30/100〜0/100の範囲が好ましく、その中でも特に、20/100〜0/100の範囲が好ましい。上記の範囲内であることにより、Hot領域での浄化性能が一層向上する。
【0010】
本発明の排ガス浄化用触媒は、内層a、外層b、又はその両方に、セリウム・ジルコニウム複合酸化物以外の耐火性無機酸化物として、例えば、アルミナ(特に活性アルミナ)、Zr酸化物、Ce酸化物、シリカ、チタニア等を含んでいてもよい。
【0011】
前記(a−2)成分における希土類元素としては、例えば、La、Ce、Pr、Ndが挙げられ、アルカリ土類元素としては、例えば、Mg、Ca、Sr、Baが挙げられる。
前記(a−2)成分としては、例えば、CeZrLaY複合酸化物、CeZrLaBa複合酸化物、CeZrNdY複合酸化物、CeZrLaNdPr複合酸化物、CeZrNdPrCa複合酸化物等が挙げられる。
【0012】
前記(b−2)成分における希土類元素としては、例えば、La、Ce、Pr、Ndが挙げられ、アルカリ土類元素としては、例えば、Mg、Ca、Sr、Baが挙げられる。
前記(b−2)成分としては、例えば、CeZrLaNd複合酸化物、CeZrYSr複合酸化物、CeZrLaPr複合酸化物、CeZrLaY複合酸化物等が挙げられる。また、上記の複合酸化物から、Ceを除いたものであってもよい。
【0013】
本発明における触媒コート層は、内層a、外層bの2層のみから構成されていてもよいし、それ以外の層を、例えば、外層bより外側、内層aと外層bとの間、内層aより内側に含んでいてもよい。
【0014】
また、上記外層bには、必要に応じて、希土類元素やアルカリ土類元素などの酸化物を配合してもよい。
(2)請求項2の発明は、
前記内層aに、さらに、希土類元素とアルカリ土類元素とからなる群より選ばれる元素の酸化物を含むことを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化用触媒を要旨とする。
【0015】
本発明の排ガス浄化用触媒は、上記の構成を有することにより、Hot領域における浄化性能が一層優れている。上記酸化物は、2種以上の元素の複合酸化物であってもよい。
前記希土類元素、アルカリ土類元素としては、例えば、(a−2)成分にて用いられているものが挙げられる。
(3)請求項3の発明は、
前記外層bの外表面に、さらに、前記(b−1)成分を担持させたことを特徴とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化用触媒を要旨とする。
【0016】
前記外層bでは、表面に近づくに従って排ガスと接触する機会が多くなる。本発明の排ガス浄化用触媒は、外層bの表面付近に貴金属を高濃度で担持しているので、より効率よくNOxを浄化することができる。
(4)請求項4の発明は、
前記(a−2)成分において、前記(あ)に対する前記(い)の比率が、CeO2とZrO2の重量比に換算して40/100〜100/90の範囲にあることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒を要旨とする。
【0017】
本発明の排ガス浄化用触媒は、上記の構成を有することにより、Hot領域における浄化性能が一層高い。
(5)請求項5の発明は、
前記(a−1)成分は、Pd及びPtからなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒を要旨とする。
【0018】
本発明の排ガス浄化用触媒は、上記の構成を有することにより、Hot領域における浄化性能が一層高い。
前記(a−1)成分は、例えば、Pd、Pt、又はそれらの組み合わせであってもよく、その他の貴金属をさらに加えてもよい。
(6)請求項6の発明は、
前記(b−1)成分は、少なくともRhを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒を要旨とする。
【0019】
本発明の排ガス浄化用触媒は、上記の構成を有することにより、Hot領域における浄化性能が一層高い。
本発明における(b−1)成分としては、例えば、Rh、RhとPtとの組み合わせ等が挙げられ、さらに、その他の貴金属を加えてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
本発明の実施の形態を、実施例を用いて説明する。
【実施例1】
【0021】
a)まず、本実施例1の排ガス浄化用触媒1の構成を図1を用いて説明する。
排ガス浄化用触媒1は、基材(触媒基材)3の表面に内層5を形成し、さらにその上に外層7を形成したものである。内層5と外層7とは、触媒コート層として機能する。基材3は、容積1.0Lのモノリスハニカム担体であり、内層5及び外層7は、基材3のセルの内面に形成されている。
【0022】
内層5は、貴金属としてのPt(0.5g)とPd(2.0g)、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100である(複合酸化物におけるCeに対するZrの比率を、CeO2とZrO2の重量比に換算して表す。以下において、複合酸化物における比率を表すときも同様)CeZrLaY複合酸化物(100g(そのうち、CeZr:90g、LaY:10g)、アルミナ(50g)、及び硫酸バリウム(20g)から成る。
【0023】
外層7は、貴金属としてのRh(1.0g)、CeO2のZrO2に対する重量比が6/100であるCeZrLaNd複合酸化物(50g(そのうち、CeZr:45g、LaNd:5g))、アルミナ(50g)から成る。なお、表1に、本実施例1、後述する実施例2〜14、及び比較例1〜6における排ガス浄化用触媒の組成を示す。
【0024】
【表1】


b)次に、本実施例1の排ガス浄化用触媒1を製造する方法を説明する。
【0025】
まず、以下の成分を混合することで、スラリーS1、S2を製造した。
(スラリーS1)
硝酸Pt溶液:Ptで0.5gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで2.0gとなる量
アルミナ:50g
CeZrLaY複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるもの:100g(そのうち、CeZr:90g、LaY:10g)
硫酸バリウム:20g
水:200g
(スラリーS2)
硝酸Rh溶液:Rhで1.0g
アルミナ:50g
CeZrLaNd複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が6/100であるもの:50g(そのうち、CeZr:45g、LaNd:5g)
水:200g
次に、スラリーS1の全量を基材3全体にコートし、250℃で1時間乾燥させた。この工程により内層5が形成された。次に、スラリーS2の全量を、先にスラリーS1を塗布した基材3全体にコートし、250℃で1時間乾燥させた。この工程により外層7が形成された。さらに、500℃で1時間焼成し、排ガス浄化用触媒1を完成した。
【実施例2】
【0026】
本実施例2の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、外層7に、CeO2のZrO2に対する重量比が6/100であるCeZrLaNd複合酸化物を含まず、代わりに、ZrLaNd複合酸化物(50g(そのうち、Zr:45g、LaNd:5g))を含む点で相違する。
【0027】
本実施例2の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、外層7の形成のために、スラリーS2の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS3を用いた。
(スラリーS3)
硝酸Rh溶液:Rhで1.0g
アルミナ:50g
ZrLaNd複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が0/100であるもの:50g(そのうち、Zr:45g、LaNd:10g)
水:200g
本実施例2では、スラリーS1の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS3の全量を、先にスラリーS1を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。なお、本実施例2、後述する実施例3〜14及び比較例1〜6において、乾燥及び焼成の条件は前記実施例1と同様である。
【実施例3】
【0028】
本実施例3の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、外層7に、CeZrLaNd複合酸化物を含まず、代わりに、YとSrの酸化物を用いたCeZrYSr複合酸化物(50g(そのうち、CeZr:45g、YSr:5g))を含む点で相違する。
【0029】
本実施例3の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、外層7の形成のために、スラリーS2の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS4を用いた。
(スラリーS4)
硝酸Rh溶液:Rhで1.0g
アルミナ:50g
CeZrYSr複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が6/100であるもの:50g(そのうち、CeZr:45g、YSr:5g)
水:200g
本実施例3では、スラリーS1の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS4の全量を、先にスラリーS1を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
【実施例4】
【0030】
本実施例4の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、外層7に、CeZrLaNd複合酸化物を含まず、代わりに、LaとPrの酸化物を用いたCeZrLaPr複合酸化物(50g(そのうち、CeZr:45g、LaPr:5g))を含む点で相違する。
【0031】
本実施例4の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、外層7の形成のために、スラリーS2の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS5を用いた。
(スラリーS5)
硝酸Rh溶液:Rhで1.0g
アルミナ:50g
CeZrLaPr複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が6/100であるもの:50g(そのうち、CeZr:45g、LaPr:5g)
水:200g
本実施例4では、スラリーS1の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS5の全量を、先にスラリーS1を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
【実施例5】
【0032】
本実施例5の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5に、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるCeZrLaY複合酸化物を含まず、代わりに、CeO2のZrO2に対する重量比が100/100であるCeZrLaY複合酸化物(100g(そのうち、CeZr:90g、LaY:10g))を含む点で相違する。
【0033】
本実施例5の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5の形成のために、スラリーS1の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS6を用いた。
(スラリーS6)
硝酸Pt溶液:Ptで0.5gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで2.0gとなる量
アルミナ:50g
CeZrLaY複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が100/100であるもの:100g(そのうち、CeZr:90g、LaY:10g)
硫酸バリウム:20g
水:200g
本実施例5では、スラリーS6の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS2の全量を、先にスラリーS6を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
【実施例6】
【0034】
本実施例6の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5に、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるCeZrLaY複合酸化物を含まず、代わりに、CeO2のZrO2に対する重量比が50/100であるCeZrLaY複合酸化物(100g(そのうち、CeZr:90g、LaY:10g))を含む点で相違する。
【0035】
本実施例6の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5の形成のために、スラリーS1の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS7を用いた。
(スラリーS7)
硝酸Pt溶液:Ptで0.5gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで2.0gとなる量
アルミナ:50g
CeZrLaY複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が50/100であるもの:100g(そのうち、CeZr:90g、LaY:10g)
硫酸バリウム:20g
水:200g
本実施例6では、スラリーS7の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS2の全量を、先にスラリーS7を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
【実施例7】
【0036】
本実施例7の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5に、CeZrLaY複合酸化物を含まず、代わりに、LaとBaとの酸化物を用いたCeZrLaBa複合酸化物(100g(そのうち、CeZr:90g、LaBa:10g))を含む点で相違する。
【0037】
本実施例7の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5の形成のために、スラリーS1の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS8を用いた。
(スラリーS8)
硝酸Pt溶液:Ptで0.5gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで2.0gとなる量
アルミナ:50g
CeZrLaBa複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるもの:100g(そのうち、CeZr:90g、LaBa:10g)
硫酸バリウム:20g
水:200g
本実施例7では、スラリーS8の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS2の全量を、先にスラリーS8を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
【実施例8】
【0038】
本実施例8の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5に、CeZrLaY複合酸化物を含まず、代わりに、NdとYとの酸化物を用いたCeZrNdY複合酸化物(100g(そのうち、CeZr:90g、NdY:10g))を含む点で相違する。
【0039】
本実施例8の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5の形成のために、スラリーS1の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS9を用いた。
(スラリーS9)
硝酸Pt溶液:Ptで0.5gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで2.0gとなる量
アルミナ:50g
CeZrNdY複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるもの:100g(そのうち、CeZr:90g、NdY:10g)
硫酸バリウム:20g
水:200g
本実施例8では、スラリーS9の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS2の全量を、先にスラリーS9を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
【実施例9】
【0040】
本実施例9の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5に、CeZrLaY複合酸化物を含まず、代わりに、La、Nd、Prの酸化物を用いたCeZrLaNdPr複合酸化物(100g(そのうち、CeZr:90g、LaNdPr:10g))を含む点で相違する。また、内層5に含まれる貴金属が、PtとPdではなく、Pd(3.5g)である点で相違する。
【0041】
本実施例9の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5の形成のために、スラリーS1の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS10を用いた。
(スラリーS10)
硝酸Pd溶液:Pdで3.5gとなる量
アルミナ:50g
CeZrLaNdPr複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるもの:100g(そのうち、CeZr:90g、LaNdPr:10g)
硫酸バリウム:20g
水:200g
本実施例9では、スラリーS10の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS2の全量を、先にスラリーS10を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
【実施例10】
【0042】
本実施例10の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5に、CeZrLaY複合酸化物を含まず、代わりに、Nd、Pr、Caの酸化物を用いたCeZrNdPrCa複合酸化物(100g(そのうち、CeZr:90g、NdPrCa:10g))を含み、また、内層5に含まれるPtの量が0.3gである点で相違する。
【0043】
また、本実施例10の排ガス浄化用触媒1の構成は、前記実施例1と対比して、外層7に、CeZrLaNd複合酸化物を含まず、代わりに、LaとYとの酸化物を用いたCeZrLaY複合酸化物(50g(そのうち、CeZr:45g、LaY:5g)を含み、また、外層7に含まれる貴金属が、Pt(0.2g)とRh(1.0g)である点で相違する。
【0044】
本実施例10の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5の形成のために、スラリーS1の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS11を用い、また、外層7の形成のために、スラリーS2の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS12を用いた。
(スラリーS11)
硝酸Pt溶液:Ptで0.3gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで2.0gとなる量
アルミナ:50g
CeZrNdPrCa複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるもの:100g(そのうち、CeZr:90g、NdPrCa:10g)
硫酸バリウム:20g
水:200g
(スラリーS12)
硝酸Pt溶液:Ptで0.2gとなる量
硝酸Rh溶液:Rhで1.0gとなる量
アルミナ:50g
CeZrLaY複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が6/100であるもの:50g(そのうち、CeZr:45g、LaY:5g)
水:200g
本実施例10では、スラリーS11の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS12の全量を、先にスラリーS11を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
【実施例11】
【0045】
本実施例11の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5に、CeZrLaY複合酸化物を含まず、代わりに、NdとYとの酸化物を用いたCeZrNdY複合酸化物(100g(そのうち、CeZr:90g、NdY:10g))を含む点で相違する。また、内層5に含まれる貴金属が、PtとPdではなく、Pt(1.1g)である点で相違する。
【0046】
本実施例11の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5の形成のために、スラリーS1の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS13を用いた。
(スラリーS13)
硝酸Pt溶液:Ptで1.1gとなる量
アルミナ:50g
CeZrNdY複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるもの:100g(そのうち、CeZr:90g、NdY:10g)
硫酸バリウム:20g
水:200g
本実施例11では、スラリーS13の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS2の全量を、先にスラリーS13を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
【実施例12】
【0047】
a)本実施例12の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、外層7に含まれるRhの分布において相違する、すなわち、本実施例12では、図2に示すように、外層7に含まれるRhの全量1.0gのうち、0.6gは外層7の全体に分散して担持されており、外層7における表層の領域である表層領域9では、上記以外に残り0.4gがさらに担持されている。
【0048】
b)次に、本実施例12の排ガス浄化用触媒1を製造する方法を説明する。
まず、以下の成分を混合することによりスラリーS14を製造した。
(スラリーS14)
硝酸Rh溶液:Rhで0.6g
アルミナ:50g
CeZrLaNd複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が6/100であるもの:50g(そのうち、CeZr:45g、LaNd:5g)
水:200g
次に、前記実施例1と同様のスラリーS1の全量を基材3全体にコートし、250℃で1時間乾燥させた。この工程により内層5が形成された。次に、スラリーS14の全量を、先にスラリーS1を塗布した基材3全体にコートし、250℃で1時間乾燥させた。この工程により外層7が形成された。さらに、500℃で1時間焼成した後、基材3を、Rhを0.4g含有する硝酸Rh水溶液に含浸し、外層7の最表面である表層領域9にRhを更に担持させ、その後、250℃で1時間乾燥させることで、排ガス浄化用触媒1が完成した。
【実施例13】
【0049】
本実施例13の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5に、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるCeZrLaY複合酸化物を含まず、代わりに、CeO2のZrO2に対する重量比が100/70であるCeZrLaY複合酸化物(100g(そのうち、CeZr:90g、LaY:10g))を含む点で相違する。
【0050】
本実施例13の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5の形成のために、スラリーS1の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS15を用いた。
(スラリーS15)
硝酸Pt溶液:Ptで0.5gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで2.0gとなる量
アルミナ:50g
CeZrLaY複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が100/70であるもの:100g(そのうち、CeZr:90g、LaY:10g)
硫酸バリウム:20g
水:200g
本実施例13では、スラリーS15の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS2の全量を、先にスラリーS15を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
【実施例14】
【0051】
本実施例14の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、外層7に、CeO2のZrO2に対する重量比が6/100であるCeZrLaNd複合酸化物を含まず、代わりに、CeO2のZrO2に対する重量比が20/100であるCeZrLaNd複合酸化物(50g(そのうち、CeZr:45g、LaNd:5g))を含む点で相違する。
【0052】
本実施例14の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、外層7の形成のために、スラリーS2の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS16を用いた。
(スラリーS16)
硝酸Rh溶液:Rhで1.0g
アルミナ:50g
CeZrLaNd複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が20/100であるもの:50g(そのうち、CeZr:45g、LaNd:5g)
水:200g
本実施例14では、スラリーS1の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS16の全量を、先にスラリーS1を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(比較例1)
本比較例1の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、外層7に、CeO2のZrO2に対する重量比が6/100であるCeZrLaNd複合酸化物を含まず、代わりに、CeO2のZrO2に対する重量比が50/100であるCeZrLaNd複合酸化物(50g(そのうち、CeZr:45g、LaNd:5g))を含む点で相違する。
【0053】
本比較例1の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、外層7の形成のために、スラリーS2の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS17を用いた。
(スラリーS17)
硝酸Rh溶液:Rhで1.0g
アルミナ:50g
CeZrLaNd複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が50/100であるもの:50g(そのうち、CeZr:45g、LaNd:5g)
水:200g
本比較例1では、スラリーS1の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS17の全量を、先にスラリーS1を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(比較例2)
本比較例2の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5に、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるCeZrLaY複合酸化物を含まず、代わりに、CeO2のZrO2に対する重量比が100/70であるCeZr複合酸化物(100g)を含む点で相違する。
【0054】
本比較例2の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5の形成のために、スラリーS1の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS18を用いた。
(スラリーS18)
硝酸Pt溶液:Ptで0.5gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで2.0gとなる量
アルミナ:50g
CeO2のZrO2に対する重量比が100/70であるCeZr複合酸化物:100g
硫酸バリウム:20g
水:200g
本比較例2では、スラリーS18の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS2の全量を、先にスラリーS18を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(比較例3)
本比較例3の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5に、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるCeZrLaY複合酸化物を含まず、代わりに、CeO2のZrO2に対する重量比が30/100であるCeZrLaY複合酸化物(100g(そのうち、CeZr:90g、LaY:10g))を含む点で相違する。
【0055】
本比較例3の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5の形成のために、スラリーS1の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS19を用いた。
(スラリーS19)
硝酸Pt溶液:Ptで0.5gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで2.0gとなる量
アルミナ:50g
CeZrLaY複合酸化物であって、CeO2のZrO2に対する重量比が30/100であるもの:100g(そのうち、CeZr:90g、LaY:10g)
硫酸バリウム:20g
水:200g
本比較例3では、スラリーS19の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS2の全量を、先にスラリーS19を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(比較例4)
本比較例4の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5に、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるCeZrLaY複合酸化物を含まず、代わりに、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるCeZr複合酸化物(100g)を含む点で相違する。
【0056】
本比較例4の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5の形成のために、スラリーS1の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS20を用いた。
(スラリーS20)
硝酸Pt溶液:Ptで0.5gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで2.0gとなる量
アルミナ:50g
CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるCeZr複合酸化物:100g
硫酸バリウム:20g
水:200g
本比較例4では、スラリーS20の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS2の全量を、先にスラリーS20を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(比較例5)
本比較例5の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、外層7に、CeO2のZrO2に対する重量比が6/100であるCeZrLaNd複合酸化物を含まず、代わりに、CeO2のZrO2に対する重量比が6/100であるCeZr複合酸化物(50g)を含む点で相違する。
【0057】
本比較例5の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、外層7の形成のために、スラリーS2の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS21を用いた。
(スラリーS21)
硝酸Rh溶液:Rhで1.0g
アルミナ:50g
CeO2のZrO2に対する重量比が6/100であるCeZr複合酸化物:50g
水:200g
本比較例5では、スラリーS1の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS21の全量を、先にスラリーS1を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(比較例6)
本比較例6の排ガス浄化用触媒1の構成は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5に、CeO2のZrO2に対する重量比が80/100であるCeZrLaY複合酸化物を含まず、代わりに、CeLaY複合酸化物(100g(そのうち、Ce:90g、LaY:10g))を含む点で相違する。
【0058】
本比較例6の排ガス浄化用触媒1の製造方法は、基本的には前記実施例1と同様であるが、内層5の形成のために、スラリーS1の代わりに、下記の各成分を混合したスラリーS22を用いた。
(スラリーS22)
硝酸Pt溶液:Ptで0.5gとなる量
硝酸Pd溶液:Pdで2.0gとなる量
アルミナ:50g
CeLaY複合酸化物:100g(そのうち、Ce:90g、LaY:10g)
硫酸バリウム:20g
水:200g
本比較例6では、スラリーS22の全量を基材3全体にコートし、乾燥して内層5を形成した後、スラリーS2の全量を、先にスラリーS22を塗布した基材3全体にコートし、乾燥、焼成することで外層7を形成した。
(性能評価試験)
次に、上記実施例1〜14及び比較例1〜6で製造した排ガス浄化用触媒について、触媒性能を、以下のとおり試験した。
【0059】
まず、各実施例及び比較例の排ガス浄化用触媒を、排気量4000ccのガソリンエンジンに取り付け、平均エンジン回転数3500rpm、触媒入り口排気ガス温度800℃の条件で50時間の耐久試験を行った。
【0060】
その後、各実施例及び比較例の排ガス浄化用触媒を、排気量1500ccの車両に取り付け、国内10−15モードを走行し、テールパイプから排出されるNOxのエミッションを測定した。なお、国内10―15モードとは、国内の国土交通省により規定された試験条件であり、Hot領域に対応した試験条件である。
【0061】
試験結果を表2に示す。
【0062】
【表2】


表2に示すように、実施例1〜14の排ガス浄化用触媒は、比較例1〜6に比べて、NOxエミッションが顕著に少なかった。以上の実験から、本実施例1〜14の排ガス浄化用触媒の、Hot領域における触媒性能が優れていることが確認できた。
【0063】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0064】
【図1】排ガス浄化用触媒1の構成を表す説明図である。
【図2】排ガス浄化用触媒1の構成を表す説明図である。
【符号の説明】
【0065】
1・・・排ガス浄化用触媒
3・・・基材
5・・・内層
7・・・外層
9・・・表層領域
【出願人】 【識別番号】000104607
【氏名又は名称】株式会社キャタラー
【出願日】 平成18年7月4日(2006.7.4)
【代理人】 【識別番号】100082500
【弁理士】
【氏名又は名称】足立 勉


【公開番号】 特開2008−12410(P2008−12410A)
【公開日】 平成20年1月24日(2008.1.24)
【出願番号】 特願2006−184660(P2006−184660)