JP4459346B2

JP4459346B2 - Exhaust gas purification catalyst

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Publication number: JP4459346B2
Application number: JP34994399A
Authority: JP
Inventors: 新吾坂神; 章雅平井
Original assignee: Cataler Corp
Current assignee: Cataler Corp
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: JP2001162166A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスを浄化する排ガス浄化用触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスは、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害成分を含有している。この排気ガスをそのまま排出することは、公害や環境の悪化を引き起こす。このため、これらの成分を含む排気ガスは、排ガス浄化用触媒等を用いて浄化された後に大気中に排出されている。
【０００３】
排ガス浄化用触媒は、触媒担体基材の表面にアルミナ等からなる担持層をもうけ、この担持層に触媒貴金属を担持させた構成を有している。また、この排ガス浄化用触媒は、触媒担体基材の形状により、モノリス形状、粒状、あるいはパイプ状等に分類される。さらに、触媒担体基材の材質としては、高温の排気ガスに曝されることから、耐熱性材料が用いられ、このような材質として、たとえば、コーディエライト等のセラミックス、ステンレス等の耐熱性金属等をあげることができる。
【０００４】
排ガス浄化用触媒は、排気ガスに含まれるＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを、担持層に担持された触媒貴金属により無害な窒素、二酸化炭素、水に変換することで排ガスの浄化を行っている。ここで、排ガス浄化用触媒による排ガスの浄化において、ＨＣの浄化は、排気ガス温度の影響を強く受け、一般に３００℃以上の温度においておこなわれる。このため、エンジン始動直後におけるような、排気ガス温度が低い時には、排気ガス中のＨＣは、貴金属触媒の触媒活性が低く浄化がむずかしかった。
【０００５】
しかも、エンジン始動直後には、大量のＨＣが排出されている。さらに、ＨＣがエミッション中に占める割合も大きくなっており、低温時のＨＣの排出を抑制することが排気ガス浄化において重要な問題となっていた。
【０００６】
このＨＣの排出を抑制した排ガス浄化用触媒としては、触媒担体基材の表面にアルミナ等よりなる担持層を形成し、この担持層上に、ＨＣ浄化をになう触媒貴金属とＮＯｘおよびＣＯの浄化をになう触媒貴金属とを触媒担体の軸方向にわけて担持させた排ガス浄化用触媒や、ＨＣ浄化をになう触媒貴金属とＮＯｘおよびＣＯの浄化をになう触媒貴金属とが、積層した構造に形成された排ガス浄化用触媒があった。
【０００７】
さらに、ＨＣ浄化をになう触媒と、ＮＯｘ浄化をになう触媒とを、別々の触媒として形成し、排ガスの流れる方向にそって配置した排ガス浄化用触媒があった。このような排ガス浄化用触媒は、エンジン始動時のような低温での排ガス浄化性能を向上させようとすると、それぞれ機能の異なる触媒が必要となり、触媒システムとしてのコストが上昇するという問題を有していた。さらに、触媒数が増えることにより排気システムの圧力損失が大きくなり、エンジンの負担が大きくなるとともに、担持される触媒貴金属の担持量が増大することによるコストの上昇を招くためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、エンジン始動直後のような低温域においても有効な浄化特性を示す、すなわち、ライトオフ性能に優れた排ガス浄化用触媒を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明者等は検討を重ねた結果、排ガス流入口側のＰｄを担持したフロント部と、排ガス流出口側の触媒貴金属を担持したリア部と、が一体に形成された排ガス浄化用触媒において、フロント部の触媒担持層を形成するためのウォッシュコートスラリーのコート量を低減させることで上記課題を解決できることを見出した。なお、本発明において、ウォッシュコートスラリーのコート量とは、ウォッシュコートスラリーが触媒担体基材表面で乾燥した状態にあるときの量を示している。
【００１０】
すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、軸方向に排ガスが通過する管状通路を有する触媒担体基材と、触媒担体基材の排ガスの上流側の表面にＡｌ_２Ｏ_３からなるウォッシュコートスラリーを１０〜１５０ｇ／Ｌでコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層上に１〜２０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、からなるフロント部と、フロント部が形成された触媒担体基材の表面であって排ガスの下流側の表面にＡｌ_２Ｏ_３とＣｅ酸化物とを重量比で１：１〜２０：１の割合で有するウォッシュコートスラリーを１５０〜２５０ｇ／Ｌでコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層上に担持された触媒貴金属と、からなるリア部と、からなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の排ガス浄化用触媒は、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量より少ないことから、フロント部の触媒熱容量がリア部より小さくなっている。このため、フロント部は、排ガスにより加熱されることで、Ｐｄが触媒活性を発揮する温度にまですみやかに到達し、排ガスの浄化を行うことができる。また、Ｐｄ自身も低温での触媒活性に優れているため、ライトオフ性能に優れた排ガス浄化用触媒となっている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒担体基材と、フロント部と、リア部と、からなる。
【００１３】
触媒担体基材は、軸方向に排ガスが通過する管状通路を有する部材である。すなわち、その内部を排ガスが通過する管状通路を有する構造とすることで、排ガス浄化用触媒は排ガスとの接触面積を大きくすることができ、排ガスの浄化能を向上させる。このような排ガス浄化用触媒としては、たとえば、モノリスハニカム担体等の触媒担体基材をあげることができる。また、触媒担体基材は、従来の排ガス浄化用触媒に用いられる材質を用いられることができ、たとえば、コーディエライトなどの耐熱性セラミックス、耐熱性金属等の材質を用いることができる。
【００１４】
フロント部は、排ガスの上流側の触媒担体基材の表面にＡｌ₂Ｏ₃からなるウォッシュコートスラリーを１０〜１５０ｇ／Ｌでコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層上に１〜２０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、からなる。ここで、フロント部の排ガスの上流側とは、詳しくは、排ガス浄化用触媒として用いられたときに、排ガスが管状通路を通るときに、排ガスが管状通路に供給される側を示す。
【００１５】
フロント側担持層は、排ガスの上流側の触媒担体基材の表面に形成され、Ａｌ₂Ｏ₃からなるウォッシュコートスラリーを１０〜１５０ｇ／Ｌでコートして形成される。すなわち、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量を１０〜１５０ｇ／Ｌとすることで、フロント部における熱容量を低減させている。フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量が１０ｇ／Ｌ未満では、触媒貴金属（Ｐｄ）を所定量担持することができなくなるとともに、排ガスの接触面積が低減して十分な触媒浄化能が得られなくなり、１５０ｇ／Ｌを超えてコートするとフロント部の熱容量が大きくなり、触媒活性を示す温度にまで触媒床温が上昇する時間がかかり、ライトオフ性能が向上しなくなる。
【００１６】
フロント側担持層のウォッシュコートスラリーは、ＢａＯを有していることが好ましい。フロント側担持層のウォッシュコートスラリーがＢａＯを有することで、フロント部に担持されたＰｄのＨＣ被毒を抑えることで、ＨＣ分解能の低下を抑えることができる。
【００１７】
ＢａＯは、ＢａＯとＡｌ₂Ｏ₃との重量比が１：２０〜２：３の割合でウォッシュコートスラリーに含まれることが好ましい。ウォッシュコートスラリーのＢａＯとＡｌ₂Ｏ₃との重量比が１：２０より小さくなるとＢａＯ添加の効果が見られず、２：３より大きくなっても添加の効果の上昇が見られなくなる。
【００１８】
Ｐｄは、フロント側担持層上に１〜２０ｇ／Ｌで担持される。Ｐｄは、ＨＣ分解を行うとともに低温での触媒活性に優れているため、低温時においても、排ガス中のＨＣを十分に分解することができる。
【００１９】
リア部は、排ガスの下流側の触媒担体基材の表面にＡｌ₂Ｏ₃とＣｅ酸化物とを重量比で１：１〜２０：１の割合で有するウォッシュコートスラリーを１５０〜２５０ｇ／Ｌでコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層上に担持された触媒貴金属と、からなる。ここで、リア部の排ガスの下流側とは、詳しくは、排ガス浄化用触媒として用いられたときに、排ガスが管状通路を通るときに、排ガスが管状通路から排出される端部側を示す。
【００２０】
リア側担持層は、排ガスの下流側の触媒担体基材の表面にＡｌ₂Ｏ₃とＣｅ酸化物とを重量比で１：１〜２０：１の割合で有するウォッシュコートスラリーを１５０〜２５０ｇ／Ｌでコートして形成される。すなわち、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量をフロント側担持層のコート量より多くすることで、十分な量の触媒貴金属を担持させることができる。
【００２１】
また、リア側担持層を形成するウォッシュコートスラリーは、Ａｌ₂Ｏ₃とＣｅ酸化物とを重量比で１：１〜２０：１の割合で有する。ウォッシュコートスラリーがＣｅ酸化物を有することで、リア側担持層にＣｅ酸化物を含有させることができ、排ガス浄化用触媒の浄化性能を向上させる。すなわち、Ｃｅ酸化物を担持層に含有させることで、担持層の熱安定性が向上するとともに、三元触媒における酸素の貯蔵、放出を行い理論空燃比から外れたときの浄化性能の低下を小さくする。
【００２２】
ここで、ウォッシュコートスラリーのＣｅ酸化物がＡｌ₂Ｏ₃との重量比で２０分の１より小さくなると、Ｃｅ酸化物の添加の効果が見られなくなり、１より大きくなると接触面積が小さくなり、触媒性能が低下する。
【００２３】
ここで、Ｃｅ酸化物とは、Ｃｅの酸化物のみでなく、他の元素との複合酸化物をも含む。このようなＣｅ酸化物としては、Ｃｅ−Ｚｒ複合酸化物、Ａｌ−Ｃｅ−Ｚｒ複合酸化物、Ｙ−Ｃｅ−Ｚｒ複合酸化物等の酸化物をあげることができる。
【００２４】
さらに、ウォッシュコートスラリーは、通常の排ガス浄化用触媒の担持層に含まれる添加剤を含有していてもよい。このような添加剤としては、Ｌａ塩等の添加剤をあげることができる。
【００２５】
リア部のリア側担持層のコート量は、フロント部のコート量に対して１．３〜２５倍であることが好ましい。
【００２６】
リア部は、フロント部と体積比で１〜１５倍であることが好ましい。リア部は、排ガス浄化用触媒に三元性の浄化性能を付与する部分であり、リア部の体積がフロント部の体積の１〜１５倍とすることで十分な浄化性能を発揮することができる。ここで、リア部とフロント部の体積比は、触媒担体はその形状が同一径の棒状であるときには、リア部およびフロント部の軸方向の長さの比をとることで求めることができる。
【００２７】
触媒貴金属は、Ｐｔ、ＰｄおよびＲｈの少なくとも一種であることが好ましい。すなわち、リア部に触媒活性を付与するための触媒貴金属をＰｔ、ＰｄおよびＲｈの少なくとも一種とすることで、リア部に三元性の触媒性能を付与できる。
フロント側担持層は、ウォッシュコートスラリーを触媒担体基材の上流側の端部からコートしてなり、リア側担持層は、ウォッシュコートスラリーを触媒担体基材の下流側の端部からコートしてなることが好ましい。
フロント側担持層とリア側担持層とは、重なり合わないように形成されることが好ましい。
【００２８】
（触媒の昇温）
フロント部のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を少なくすることで触媒の熱容量が小さくなり、触媒活性温度に素早く到達するようになることを、フロント部のウォッシュコートスラリーのコート量を変化させた排ガス浄化用触媒を用いて、触媒床温の上昇のしやすさを測定し、測定結果を図１に示した。
【００２９】
この触媒床温の測定は、フロント部のウォッシュコートスラリーのコート量が異なる排ガス浄化用触媒を作製し、それぞれの触媒を用いて入ガス温度と触媒床温の関係を測定した。
【００３０】
すなわち、フロント部のフロント側担持層が５０ｇ／Ｌ、１５０ｇ／Ｌおよび２５０ｇ／Ｌでウォッシュコートスラリーがコートされて形成された３種類の排ガス浄化用触媒を作製し、これらの排ガス浄化用触媒にエンジンからの排ガスを導入したときの触媒床温を測定した。
【００３１】
ここで、測定に用いられた排ガス浄化用触媒は、軸方向の長さが１００ｍｍのモノリス型の触媒であり、フロント部とリア部とが体積比で１：４で形成されていた。すなわち、排ガス浄化用触媒の上流側の２０ｍｍにフロント部が、下流側の８０ｍｍにリア部が形成されていた。なお、フロント部は、Ａｌ₂Ｏ₃からなるスラリーを５０ｇ／Ｌ、１５０ｇ／Ｌおよび２５０ｇ／Ｌでコートしたフロント側担持層と、フロント側担持層に上に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、からなり、リア部は、Ａｌ₂Ｏ₃とＣｅ酸化物とを重量比で８：５の割合で有するスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートしたリア側担持層と、リア側担持層にそれぞれ１．５ｇ／Ｌおよび０．３ｇ／Ｌで担持されたＰｔおよびＲｈとから形成されていた。
【００３２】
（評価試験）
フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量が異なる排ガス浄化用触媒を、実車試験機（排気量：２．２ｌ）に搭載して試験機を稼働させ、入ガス温度と触媒床温との関係を測定した。この測定結果を図１に示した。ここで、触媒床温の測定部位は、排ガス浄化用触媒の軸方向の中心部における温度であった。
【００３３】
また、実車走行試験機の稼働状況は、始動時から２２〜２３秒がアイドリング状態であり、その後の車速で示される走行状態は、ＬＡ＃４モードに規定された走行状態であった。
【００３４】
図１より、フロント部のウォッシュコートスラリーのコート量が小さいほど、触媒床温は高くなっていることがわかる。すなわち、ウォッシュコートスラリーのコート量が小さいほど、触媒の熱容量が減少していることから、触媒活性温度にまで素早く到達できることがわかる。
【００３５】
このため、本発明の排ガス浄化用触媒は、エンジン始動時のような排ガス温度が低温の場合においても、触媒活性温度に素早く到達することで、ＨＣ等の成分を浄化することができる。
【００３６】
（排ガス浄化用触媒の作製）
本発明の排ガス浄化用触媒は、たとえば、以下の製造方法により作製することができる。このとき、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、以下の方法に限定されるものではない。
【００３７】
本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒担体基材の表面に一方の端面側からフロント部を、他方の端面側からリア部を形成することで作製することができる。
【００３８】
詳しくは、フロント側担持層を形成するためのＡｌ₂Ｏ₃を有するウォッシュコートスラリーを触媒担体基材の一方の端面側から所定のコート量でコートした後に、乾燥、焼成し、乾燥後のフロント側担持層にＰｄ溶液を含浸させる等の方法を用いて、Ｐｄをフロント側担持層上に配置し、乾燥、焼成させることでフロント部を形成する。
【００３９】
つづいて、Ａｌ₂Ｏ₃とＣｅ酸化物とを有するウォッシュコートスラリーを、フロント側担持層が形成されていない端部側からモノリスハニカム担体にコートし、乾燥、焼成させてリア側担持層を形成した後に、触媒貴金属溶液にリア側担持層を接触、含浸させる等の方法を用いてリア側担持層上に触媒貴金属を配置し、乾燥、焼成させることでリア部を形成して、本発明の排ガス浄化用触媒は、製造できる。
【００４０】
なお、この触媒貴金属の担持は、複数種の触媒貴金属の混合溶液にリア側担持層を含浸させる方法でも、触媒貴金属ごとに別々に担持させる方法としても、どちらでもよい。
【００４１】
本発明の排ガス浄化用触媒は、フロント部の熱容量がリア部の熱容量に比べて小さく形成されているため、フロント部において、触媒活性を発揮する温度に素早く昇温できる。さらに、フロント部には、比較的低温でも触媒活性を示すＰｄを用いているため、エンジン始動時のように触媒の温度が低温の場合においても十分に排ガスの浄化を行うことができる。
【００４２】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【００４３】
本発明の実施例として、排ガス浄化用触媒を作製した。
【００４４】
（実施例１）
実施例１の排ガス浄化用触媒は、モノリスハニカム担体と、モノリスハニカム担体の一方の端部側にフロント部を、他方の端部側にリア部を形成した触媒である。また、モノリスハニカム担体の内部でのフロント部とリア部は、お互いの端部が接触して形成されている。この排ガス浄化用触媒を図２に示した。
【００４５】
詳しくは、円柱状のモノリスハニカム担体の一方の端面から２０ｍｍの幅で形成されたフロント部と、他方の端面から８０ｍｍの幅で形成されたリア部と、から構成されている。このとき、リア部の体積は、フロント部の体積の４倍であった。
【００４６】
モノリスハニカム担体は、コーディエライトにより形成されたφ９３ｍｍ、長さ１００ｍｍ、容量０．６７９Ｌの円柱状の触媒担体基材である。
【００４７】
フロント部は、モノリスハニカム担体の一方の端面から２０ｍｍの幅で形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層上に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄからなっている。
【００４８】
フロント側担持層は、Ａｌ₂Ｏ₃よりなるウォッシュコートスラリーを５０ｇ／Ｌでコートして形成された。
【００４９】
リア部は、モノリスハニカム担体の他方の端面から８０ｍｍの幅で形成されたリア側担持層と、リア側担持層上に担持された触媒貴金属とから構成される。
【００５０】
リア側担持層は、Ａｌ₂Ｏ₃とＣｅ酸化物とを重量比で８：５の割合で混合したリア側ウォッシュコートスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートして形成された。
【００５１】
実施例１の排ガス浄化用触媒は、以下の手順により作製された。
【００５２】
まず、モノリスハニカム担体の表面にフロント側担持層を形成したのちに、Ｐｄを担持させることでフロント部を形成した。
【００５３】
詳しくは、γ−アルミナ粉末１００ｇ、ベーマイト粉末３ｇ、硝酸アルミニウム９水塩４０％を４５ｇ、純水１１０ｇの割合で混合させたフロント側ウォッシュコートスラリーを調整し、このスラリーをモノリスハニカム担体の表面の一方の端部側に端面から２０ｍｍの幅でアルミナで５０ｇ／Ｌとなるようにコートした後に、乾燥させ、焼成させることでフロント側担持層が形成された。
【００５４】
つづいて、フロント側担持層にＰｄを担持させた。Ｐｄの担持は、フロント側担持層をＰｄ溶液に接触、含浸させることで行われた。詳しくは、８５ｇ／ＬのＰｄ水溶液にフロント側担持層を接触含浸させた後に、乾燥、焼成させることでフロント部に１０ｇ／Ｌの割合でＰｄを担持させた。
【００５５】
つづいて、フロント部の形成されていない他方の端部にリア部を形成した。リア部の形成は、リア側担持層を形成した後に、リア側担持層にＰｔおよびＲｈを担持させることで行われた。
【００５６】
詳しくは、γ−アルミナ粉末１００ｇ、ベーマイト粉末３ｇ、硝酸アルミニウム９水塩４０％６５ｇ、Ｃｅ−Ｚｒ複合酸化物６５ｇ、炭酸Ｌａ結晶３０ｇおよび純水１１０ｇの割合で混合させたリア側ウォッシュコートスラリーを調整し、このスラリーをフロント部が形成されたモノリスハニカム担体の他方の端面からフロント部と重複しないように１９５ｇ／Ｌでコートした後に、乾燥させ、焼成することでリア側担持層が形成された。
【００５７】
つづいて、リア側担持層にＰｔおよびＲｈを担持させた。ＰｔおよびＲｈの担持は、リア側担持層をＰｔを担持させた後に、Ｒｈを担持させることで行われた。詳しくは、０．７６ｇ／ＬのＰｔ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させる。つづいて、０．１５ｇ／ＬのＲｈ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させることでリア部に１．５ｇ／Ｌの割合でＰｔを、０．４ｇ／Ｌの割合でＲｈを担持させた。
【００５８】
（比較例１）
比較例１は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量と同じコート量でコートされた以外は実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。このとき、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量、フロント側担持層に担持されるＰｄおよびリア側担持層に担持されるＰｔおよびＲｈの担持量は、実施例１の排ガス浄化用触媒と同じ量であった。
【００５９】
詳しくは、比較例１は、モノリスハニカム担体表面に１９５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００６０】
比較例１の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００６１】
比較例１の作製は、モノリスハニカム担体の表面に、１９５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートしてフロント側担持層を形成した後に、Ｐｄを１０ｇ／Ｌの担持量で担持させることで行われた。このフロント側ウォッシュコートスラリーのコートおよびＰｄの担持は、実施例１の排ガス浄化用触媒の製造方法と同様にしてなされた。
【００６２】
その後、実施例１と同様にしてリア部を形成した。すなわち、リア側ウォッシュコートスラリーのコート量およびＰｔ、Ｒｈの担持量は、実施例１の排ガス浄化用触媒と同じ値となるように形成された。
【００６３】
以上の手順により、比較例１の排ガス浄化用触媒が作製された。
【００６４】
（比較例２）
比較例２は、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量がフロント側担持層のコート量と同じ量でコートされた以外は実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。このとき、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量、フロント側担持層に担持されるＰｄおよびリア側担持層に担持されるＰｔおよびＲｈの担持量は、実施例１の排ガス浄化用触媒と同じ量であった。
【００６５】
詳しくは、比較例２は、モノリスハニカム担体表面に５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、５０ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００６６】
比較例２の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００６７】
比較例２の排ガス浄化用触媒の作製は、実施例１と同様の手段でフロント部を形成した後に、リア側ウォッシュコートスラリーのコート量を少なくしたリア部を形成することで行われた。
【００６８】
フロント部の形成は、実施例１のフロント部の形成方法を用いて行われた。すなわち、フロント側ウォッシュコートスラリーのコート量が５０ｇ／Ｌ、Ｐｄの担持量が１０ｇ／Ｌで形成された。
【００６９】
リア部の形成は、モノリスハニカム担体のフロント部の形成されていない端部側にリア側ウォッシュコートスラリーを５０ｇ／Ｌでコートしてリア側担持層を形成した後に、ＰｔおよびＲｈを１．５ｇ／Ｌ、０．３ｇ／Ｌの担持量で担持させることで行われた。
【００７０】
以上の手順により、比較例２の排ガス浄化用触媒は作製された。
【００７１】
（実施例２）
実施例２は、リア部に担持されたＰｔの担持量を１．５ｇ／Ｌとするとともに、Ｐｄを０．５ｇ／Ｌの担持量で担持させた以外は実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００７２】
詳しくは、実施例２は、モノリスハニカム担体表面に５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．０ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔ、０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈおよび０．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｄと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００７３】
実施例２の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００７４】
実施例２の排ガス浄化用触媒の作製は、実施例１と同様の手段でフロント部を形成した後に、リア側担持層上にＰｔ、ＲｈおよびＰｄを担持させたリア部を形成することで行われた。
【００７５】
フロント部の形成は、実施例１のフロント部の形成方法を用いて行われた。すなわち、フロント側ウォッシュコートスラリーのコート量が５０ｇ／Ｌ、Ｐｄの担持量が１０ｇ／Ｌで形成された。
【００７６】
リア部の形成は、モノリスハニカム担体のフロント部の形成されていない端部側にリア側ウォッシュコートスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートしてリア側担持層を形成した後に、Ｐｔ、ＲｈおよびＰｄを１．０ｇ／Ｌ、０．３ｇ／Ｌ、０．５ｇ／Ｌの担持量で担持させることで行われた。このＰｔ、ＲｈおよびＰｄの担持は、リア側担持層に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄの順序でそれぞれを別々に担持させることで行われた。詳しくは、Ｐｔ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させる。つづいて、Ｒｈ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させ、その後、Ｐｄ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させることで、リア部にＰｔ、ＲｈおよびＰｄを担持させた。
【００７７】
以上の手順により、比較例２の排ガス浄化用触媒は作製された。
【００７８】
（比較例３）
比較例３は、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のコート量と同じ量でコートされた以外は実施例２と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００７９】
詳しくは、比較例３は、モノリスハニカム担体表面に１９５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．０ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔ、０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈおよび０．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｄと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００８０】
比較例３の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を１９５ｇ／Ｌとした以外は、実施例２と同様にして作製された。このとき、比較例３の排ガス浄化用触媒は、実施例２の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００８１】
（実施例３）
実施例３は、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量が２０ｇ／Ｌ、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量が２１５ｇ／Ｌである以外は、実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００８２】
詳しくは、実施例３は、モノリスハニカム担体表面に５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、２１５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００８３】
実施例３の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を２０ｇ／Ｌに、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量を２１５ｇ／Ｌとした以外は、実施例１と同様にして作製された。このとき、実施例３の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００８４】
（比較例４）
比較例４は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量と同じコート量でコートされた以外は実施例３と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００８５】
詳しくは、比較例４は、モノリスハニカム担体表面に２１５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、２１５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００８６】
比較例４の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を２１５ｇ／Ｌとした以外は、実施例３と同様にして作製された。このとき、比較例４の排ガス浄化用触媒は、実施例３の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００８７】
（比較例５）
比較例５は、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量がフロント側担持層のコート量と同じ量でコートされた以外は実施例３と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００８８】
詳しくは、比較例５は、モノリスハニカム担体表面に２０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、２０ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００８９】
比較例５の排ガス浄化用触媒の作製は、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量を２０ｇ／Ｌとした以外は、実施例３と同様にして作製された。このとき、比較例５の排ガス浄化用触媒は、実施例３の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００９０】
（実施例４）
実施例４は、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量を１５０ｇ／Ｌとした以外は、実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００９１】
詳しくは、実施例４は、モノリスハニカム担体表面に１５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００９２】
実施例４の排ガス浄化用触媒の作製は、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量を１９５ｇ／Ｌとした以外は、実施例１と同様にして作製された。このとき、実施例４の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００９３】
（比較例６）
比較例６は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量と同じコート量でコートされた以外は実施例４と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００９４】
詳しくは、比較例６は、モノリスハニカム担体表面に１９５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００９５】
比較例６の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を１９５ｇ／Ｌとした以外は、実施例４と同様にして作製された。このとき、比較例６の排ガス浄化用触媒は、実施例４の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００９６】
（実施例５）
実施例５は、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量とフロント側担持層のコート量とがともに１５０ｇ／Ｌでコートされた排ガス浄化用触媒である。
【００９７】
詳しくは、比較例７は、モノリスハニカム担体表面に１５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１５０ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００９８】
実施例５の排ガス浄化用触媒の作製は、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量を１５０ｇ／Ｌとした以外は、実施例４と同様にして作製された。このとき、実施例５の排ガス浄化用触媒は、実施例４の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００９９】
（実施例６）
実施例６は、フロント部とリア部との体積比を１：９とした以外は、実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。
【０１００】
詳しくは、実施例６は、軸方向の長さが１００ｍｍの円柱状のモノリスハニカム担体の一方の端面から１０ｍｍの幅で形成されたフロント部と、他方の端面から９０ｍｍの幅で形成されたリア部と、から構成された排ガス浄化用触媒である。このとき、フロント部は、モノリスハニカム担体表面に５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、からなり、リア部は、１５０ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる。
【０１０１】
実施例６の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント部を端面からの長さが１０ｍｍに、リア部を端面からの長さが９０ｍｍとなるように形成した以外は、実施例１と同様にして行われた。
【０１０２】
すなわち、フロント側ウォッシュコートスラリーをモノリスハニカム担体の表面の一方の端部側に端面から１０ｍｍの幅でアルミナで５０ｇ／Ｌとなるようにコートした後に、乾燥させ、焼成させることでフロント側担持層が形成された。
【０１０３】
つづいて、フロント側担持層にＰｄを担持させた。Ｐｄの担持は、フロント側担持層をＰｄ溶液に接触、含浸させることで行われた。
【０１０４】
その後、フロント部の形成されていない他方の端部にリア部を形成した。リア部の形成は、リア側担持層を形成した後に、リア側担持層にＰｔおよびＲｈを担持させることで行われた。
【０１０５】
詳しくは、リア側ウォッシュコートスラリーをフロント部が形成されたモノリスハニカム担体の他方の端面からフロント部と重複しないように１９５ｇ／Ｌでコートした後に、乾燥させ、焼成することでリア側担持層が形成された。
【０１０６】
つづいて、リア側担持層にＰｔおよびＲｈを担持させた。ＰｔおよびＲｈの担持は、実施例１と同様な手段により行われた。
【０１０７】
以上の手順により、実施例６の排ガス浄化用触媒は作製された。
【０１０８】
（比較例７）
比較例７は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量と同じコート量でコートされた以外は実施例６と同様な排ガス浄化用触媒である。
【０１０９】
詳しくは、比較例７は、モノリスハニカム担体表面に軸方向のコート長さが１０ｍｍ、かつフロント側ウォッシュコートスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、軸方向のコート長さが９０ｍｍ、かつリア側ウォッシュコートスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【０１１０】
比較例７の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を１９５ｇ／Ｌとした以外は、実施例６と同様にして作製された。このとき、比較例６の排ガス浄化用触媒は、実施例６の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【０１１１】
実施例１〜６および比較例１〜７の排ガス浄化用触媒の種類を表１に示した。
【０１１２】
【表１】

【０１１３】
（評価）
排ガス浄化用触媒の評価は、実際に車両に搭載した状態でエンジンを稼働させ、エンジンから排出される排ガスを浄化させることで評価を行った。
【０１１４】
試験方法は、まず、実施例および比較例の排ガス浄化用触媒に、９００℃の試験ガスを５０時間で流通させる耐久試験を行った。この試験ガスは、実際の車両に搭載されたエンジンを３０００ｒｐｍで稼働したときの排気ガスであった。
【０１１５】
耐久試験が施された排ガス浄化用触媒を実機車両（排気量：２．２ｌ）にフロント部が排ガスの上流側、すなわち、エンジン側となるように搭載した。その後、この実機車両のエンジンを稼働させて、エンジンから排出される排ガスを浄化させて、排ガス浄化用触媒から排出された排出ガスに含まれるＨＣ成分量およびＮＯｘ成分量を測定することで評価を行った。
【０１１６】
排出ガスに含まれるＨＣ成分量およびＮＯｘ成分量の測定は、シャシーダイナモを用いて、テールパイプからのサンプリングを行い、自動車排ガス用分析装置により計測を行うことで行われた。また、実機車両の試験条件は、ＬＡ＃４モードで行われた。
【０１１７】
試験結果を図３、図４および表２に示した。ここで、図３は排出ガス中のＨＣの測定量を、図４はＮＯｘの測定量を示した。また、具体的な測定値を表２に示した。なお、表２には、測定されたＨＣ成分量およびＮＯｘ成分量を示したが、ＬＡ＃４モード（米国での認証モード）であるためｇ／ｍｉｌｅの値を参考値として併記した。
【０１１８】
【表２】

【０１１９】
図３、図４および表２より、実施例１の排ガス浄化用触媒のＨＣおよびＮＯｘの測定値は、ともに低く、ＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２０】
また、フロント側およびリア側のウォッシュコートスラリーのコート量が過剰な比較例１の排ガス浄化用触媒は、ＮＯｘ浄化能には優れているがＨＣの測定値が０．０２７ｇ／ｋｍ（０．０４３ｇ／ｍｉｌｅ）と高くなっている。さらに、フロント側およびリア側のウォッシュコートスラリーのコート量が少ない比較例２の排ガス浄化用触媒は、ＨＣ浄化能は高くなっているが、ＮＯｘ浄化能が低下している。
【０１２１】
実施例２は、リア部の触媒貴金属をＰｔ、ＲｈおよびＰｄとした排ガス浄化触媒であり、Ｐｄを加えても、ＨＣおよびＮＯｘの測定値は、ともに低く、ＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２２】
比較例３は、フロント側およびリア側のウォッシュコートスラリーのコート量が過剰となっているため、ＮＯｘ浄化能には優れているがＨＣの測定値が高くなっている。
【０１２３】
実施例３は、フロント部のコート量を少なくするとともに、リア部のコート量を増加させた排ガス浄化用触媒であり、フロント部のコート量が少なくなっていてもＨＣおよびＮＯｘの測定値は、ともに低く、ＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２４】
比較例４はフロント部のコート量が過剰となり、ＨＣ浄化能が低下し、比較例５は、リア部のコート量が少ないことからＮＯｘ浄化能が低下している。
【０１２５】
実施例４は、フロント部のコート量を増量した排ガス浄化用触媒であり、フロント部のコート量が増加してもＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２６】
また、比較例６は、フロント部のコート量が過剰となっているため、ＮＯｘ浄化能には優れているがＨＣ浄化能が低下している。
【０１２７】
実施例５は、フロント部およびリア部のコート量がともに１５０ｇ／Ｌである排ガス浄化用触媒であり、ＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２８】
実施例６は、フロント部とリア部との体積比を変化させてフロント部の体積比を小さくした排ガス浄化用触媒であるが、フロント部の体積比が小さくなっても、ＨＣおよびＮＯｘ浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２９】
比較例７は、実施例６の排ガス浄化用触媒のフロント部のコート量を過剰としているため、ＮＯｘ浄化能は優れているがＨＣ浄化能は低下している。
【０１３０】
このことから、それぞれ担持された触媒量が同じであるならば、フロント側のウォッシュコートスラリーのコート量を少なくすることでＨＣ浄化能が向上し、リア側のウォッシュコートスラリーのコート量を多くすることでＮＯｘ浄化能が優れるようになる。
【０１３１】
実施例の排ガス浄化用触媒は、フロント部のフロント側担持層を形成するためのフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量が少なくなっているとともに、フロント部には低温での触媒活性に優れたＰｄを担持していることから、ライトオフ性能に優れている。また、リア部のリア側担持層が、十分なコート量のリア側ウォッシュコートスラリーにより形成されているため、触媒貴金属が十分に担持され、高いＮＯｘ浄化能を保っている。
【０１３２】
実施例の排ガス浄化用触媒は、フロント部とリア部が一体的に形成された構造であることから、実際に車両に搭載するときにおいても、エンジンの負担が増えることなく、ライトオフ性能に優れた排ガス浄化用触媒となっている。
【０１３３】
【発明の効果】
本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒熱容量が小さい低コート量のフロント部を有している。このため、エンジン始動時等のような排ガス温度が低温の場合においても、フロント部が容易に昇温し触媒活性温度にまですみやかに上昇することで、ライトオフ性能を向上させている。さらに、フロント部に担持されているＰｄが低温での触媒活性に優れていることからも、ライトオフ性能が向上されている。このライトオフ性能の向上により、低温時に多量に発生するＨＣ成分を十分に浄化することが可能となっている。
【０１３４】
また、本発明の排ガス浄化用触媒は、フロント部とリア部が一体的に形成された構造であるため、車両に搭載したときにエンジンの負担を増加させることがない。また、高価な触媒貴金属の増量を必要としていないため、排ガス浄化用触媒におけるコストの増加が抑えられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】フロント部のコート量による触媒床温の昇温のしやすさを測定した結果を示した図である。
【図２】実施例１の排ガス浄化用触媒を示した図である。
【図３】排ガス中のＨＣの測定量を示した図である。
【図４】排ガス中のＮＯｘの測定量を示した図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst for purifying exhaust gas.
[0002]
[Prior art]
Exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile engine contains harmful components such as hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxide (NOx). If this exhaust gas is discharged as it is, it causes pollution and environmental degradation. For this reason, exhaust gas containing these components is discharged into the atmosphere after being purified using an exhaust gas purifying catalyst or the like.
[0003]
The exhaust gas purifying catalyst has a structure in which a support layer made of alumina or the like is provided on the surface of a catalyst carrier base material, and a catalyst noble metal is supported on the support layer. Further, the exhaust gas-purifying catalyst is classified into a monolith shape, a granular shape, a pipe shape, or the like depending on the shape of the catalyst carrier substrate. Further, as the material of the catalyst carrier base material, a heat-resistant material is used because it is exposed to high-temperature exhaust gas. Examples of such a material include ceramics such as cordierite and heat-resistant metals such as stainless steel. Etc.
[0004]
The exhaust gas purifying catalyst purifies exhaust gas by converting NOx, HC and CO contained in the exhaust gas into harmless nitrogen, carbon dioxide and water by the catalyst noble metal supported on the support layer. Here, in the purification of exhaust gas by the exhaust gas purification catalyst, the HC purification is strongly influenced by the exhaust gas temperature, and is generally performed at a temperature of 300 ° C. or higher. For this reason, when the exhaust gas temperature is low, such as immediately after starting the engine, HC in the exhaust gas has a low catalytic activity of the noble metal catalyst and is difficult to purify.
[0005]
Moreover, a large amount of HC is discharged immediately after the engine is started. Furthermore, the proportion of HC in the emission has increased, and suppressing HC emission at low temperatures has become an important problem in exhaust gas purification.
[0006]
As the exhaust gas purifying catalyst that suppresses the emission of HC, a support layer made of alumina or the like is formed on the surface of the catalyst carrier base material, and on this support layer, a catalyst noble metal that performs HC purification, NOx, and CO. An exhaust gas purifying catalyst that carries catalytic precious metals that perform purification in the axial direction of the catalyst carrier, and catalytic precious metals that perform HC purification and catalytic precious metals that purify NOx and CO are stacked. There was an exhaust gas purifying catalyst formed in the above structure.
[0007]
Further, there has been an exhaust gas purifying catalyst in which a catalyst for HC purification and a catalyst for NOx purification are formed as separate catalysts and arranged along the direction in which the exhaust gas flows. Such an exhaust gas purification catalyst has a problem that, when trying to improve exhaust gas purification performance at a low temperature such as when starting an engine, a catalyst having a different function is required, and the cost as a catalyst system increases. It was. Furthermore, the increase in the number of catalysts increases the pressure loss of the exhaust system, which increases the burden on the engine and increases the amount of supported catalyst noble metal supported, resulting in an increase in cost.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification catalyst that exhibits effective purification characteristics even in a low temperature range immediately after engine startup, that is, excellent in light-off performance. To do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeated studies by the present inventors to solve the above-mentioned problems, a front part supporting Pd on the exhaust gas inlet side and a rear part supporting catalyst noble metal on the exhaust gas outlet side are integrally formed. In the exhaust gas purifying catalyst, it has been found that the above problem can be solved by reducing the amount of washcoat slurry applied to form the catalyst support layer in the front portion. In the present invention, the coating amount of the washcoat slurry indicates the amount when the washcoat slurry is in a dry state on the surface of the catalyst carrier substrate.
[0010]
  That is, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises a catalyst carrier substrate having a tubular passage through which exhaust gas passes in the axial direction,Of exhaust gas of catalyst carrier base materialAl on the upstream surface₂O₃A front side support layer formed by coating a washcoat slurry consisting of 10 to 150 g / L, and a front part consisting of Pd supported on the front side support layer at 1 to 20 g / L,The surface of the catalyst carrier substrate on which the front part is formed and the exhaust gasAl on the downstream surface₂O₃And a rear-side support layer formed by coating a washcoat slurry having a weight ratio of 1: 1 to 20: 1 with a weight ratio of 150 to 250 g / L, and supported on the rear-side support layer And a rear part made of a noble metal catalyst.
[0011]
In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the coating amount of the washcoat slurry of the front side support layer is smaller than the coat amount of the washcoat slurry of the rear side support layer, so the catalyst heat capacity of the front part is smaller than that of the rear part. . For this reason, when the front part is heated by the exhaust gas, it quickly reaches the temperature at which Pd exhibits catalytic activity, and the exhaust gas can be purified. Moreover, since Pd itself is also excellent in catalytic activity at low temperatures, it is an exhaust gas purifying catalyst having excellent light-off performance.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention comprises a catalyst carrier substrate, a front part, and a rear part.
[0013]
The catalyst carrier substrate is a member having a tubular passage through which exhaust gas passes in the axial direction. That is, by having a structure having a tubular passage through which the exhaust gas passes, the exhaust gas purifying catalyst can increase the contact area with the exhaust gas and improve the exhaust gas purification ability. Examples of such an exhaust gas purifying catalyst include a catalyst carrier substrate such as a monolith honeycomb carrier. The catalyst carrier substrate can be made of a material used for a conventional exhaust gas purifying catalyst. For example, a material such as heat-resistant ceramics such as cordierite or heat-resistant metal can be used.
[0014]
The front part is made of Al on the surface of the catalyst carrier substrate upstream of the exhaust gas.₂O_ThreeA front side support layer formed by coating a washcoat slurry consisting of 10 to 150 g / L and Pd supported on the front side support layer at 1 to 20 g / L. Here, the upstream side of the exhaust gas in the front portion specifically indicates the side where the exhaust gas is supplied to the tubular passage when the exhaust gas passes through the tubular passage when used as an exhaust gas purification catalyst.
[0015]
The front-side support layer is formed on the surface of the catalyst carrier base material upstream of the exhaust gas, and Al₂O_ThreeIt is formed by coating a washcoat slurry consisting of 10 to 150 g / L. That is, the heat capacity in the front part is reduced by setting the coating amount of the washcoat slurry of the front side support layer to 10 to 150 g / L. When the coating amount of the washcoat slurry on the front side support layer is less than 10 g / L, a predetermined amount of the catalyst noble metal (Pd) cannot be supported, and the contact area of the exhaust gas is reduced and sufficient catalyst purification performance is obtained. If the coating exceeds 150 g / L, the heat capacity of the front part increases, and it takes time for the catalyst bed temperature to rise to a temperature showing catalytic activity, and the light-off performance is not improved.
[0016]
The washcoat slurry of the front side support layer preferably has BaO. Since the washcoat slurry of the front-side support layer has BaO, it is possible to suppress a decrease in HC resolution by suppressing the HC poisoning of Pd supported on the front portion.
[0017]
BaO is BaO and Al₂O_ThreeIs preferably contained in the washcoat slurry at a ratio of 1:20 to 2: 3. Wash coat slurry BaO and Al₂O_ThreeWhen the weight ratio is less than 1:20, the effect of addition of BaO is not observed, and even when the ratio is greater than 2: 3, no increase in the effect of addition is observed.
[0018]
Pd is supported at 1 to 20 g / L on the front support layer. Since Pd decomposes HC and is excellent in catalytic activity at low temperatures, it can sufficiently decompose HC in exhaust gas even at low temperatures.
[0019]
The rear part is made of Al on the surface of the catalyst carrier substrate downstream of the exhaust gas.₂O_ThreeAnd a rear-side support layer formed by coating a washcoat slurry having a weight ratio of 1: 1 to 20: 1 with a weight ratio of 150 to 250 g / L, and supported on the rear-side support layer A catalyst noble metal. Here, the downstream side of the exhaust gas at the rear portion specifically indicates the end side where the exhaust gas is discharged from the tubular passage when the exhaust gas passes through the tubular passage when used as an exhaust gas purification catalyst.
[0020]
The rear-side support layer is made of Al on the surface of the catalyst carrier substrate downstream of the exhaust gas.₂O_ThreeAnd a Ce oxide in a weight ratio of 1: 1 to 20: 1, and is formed by coating 150 to 250 g / L. That is, a sufficient amount of the catalyst noble metal can be supported by setting the coat amount of the wash coat slurry of the rear side support layer to be greater than the coat amount of the front side support layer.
[0021]
The washcoat slurry for forming the rear side support layer is made of Al.₂O_ThreeAnd Ce oxide in a weight ratio of 1: 1 to 20: 1. When the washcoat slurry contains Ce oxide, the rear-side support layer can contain Ce oxide, and the purification performance of the exhaust gas purification catalyst is improved. That is, by including Ce oxide in the support layer, the thermal stability of the support layer is improved, and the reduction in purification performance when the three-way catalyst stores and releases oxygen and deviates from the theoretical air-fuel ratio is reduced. To do.
[0022]
Here, the Ce oxide of the washcoat slurry is Al₂O_ThreeWhen the weight ratio is less than 1/20, the effect of addition of Ce oxide is not observed. When the weight ratio is larger than 1, the contact area is reduced and the catalyst performance is lowered.
[0023]
Here, the Ce oxide includes not only an oxide of Ce but also a complex oxide with other elements. Examples of such Ce oxide include oxides such as Ce—Zr composite oxide, Al—Ce—Zr composite oxide, and Y—Ce—Zr composite oxide.
[0024]
Further, the washcoat slurry may contain an additive contained in a support layer of a normal exhaust gas purification catalyst. Examples of such additives include La salts.
[0025]
The coating amount of the rear side support layer in the rear part is preferably 1.3 to 25 times the coating amount of the front part.
[0026]
The rear part is preferably 1 to 15 times in volume ratio with the front part. The rear part is a part that imparts ternary purification performance to the exhaust gas purification catalyst. When the volume of the rear part is 1 to 15 times the volume of the front part, sufficient purification performance can be exhibited. . Here, the volume ratio of the rear part and the front part can be obtained by taking the ratio of the axial lengths of the rear part and the front part when the shape of the catalyst carrier is a rod having the same diameter.
[0027]
  The catalyst noble metal is preferably at least one of Pt, Pd and Rh. That is, by using at least one of Pt, Pd, and Rh as a catalyst noble metal for imparting catalytic activity to the rear part, ternary catalytic performance can be imparted to the rear part.
  The front-side support layer is formed by coating washcoat slurry from the upstream end of the catalyst carrier substrate, and the rear-side support layer is coated by applying washcoat slurry from the downstream end of the catalyst support substrate. It is preferable to become.
  The front side support layer and the rear side support layer are preferably formed so as not to overlap each other.
[0028]
(Catalyst temperature rise)
By reducing the coating amount of the front-side washcoat slurry at the front part, the heat capacity of the catalyst is reduced and the catalyst activation temperature can be reached quickly. Using the purifying catalyst, the ease of raising the catalyst bed temperature was measured, and the measurement results are shown in FIG.
[0029]
The catalyst bed temperature was measured by preparing exhaust gas-purifying catalysts having different amounts of front coat washcoat slurry and measuring the relationship between the inlet gas temperature and the catalyst bed temperature using each catalyst.
[0030]
That is, three types of exhaust gas purification catalysts formed by coating the washcoat slurry with 50 g / L, 150 g / L, and 250 g / L of the front-side support layer of the front portion were prepared. The catalyst bed temperature when the exhaust gas from the engine was introduced was measured.
[0031]
Here, the exhaust gas purifying catalyst used for the measurement was a monolith type catalyst having an axial length of 100 mm, and the front part and the rear part were formed in a volume ratio of 1: 4. That is, the front part was formed 20 mm upstream of the exhaust gas purifying catalyst, and the rear part was formed 80 mm downstream. The front part is made of Al.₂O_ThreeA front side support layer coated with a slurry of 50 g / L, 150 g / L and 250 g / L, and Pd supported on the front side support layer at 10 g / L. The rear part is made of Al.₂O_ThreeAnd Ce oxide at a weight ratio of 8: 5, a rear-side support layer coated with 195 g / L and a rear-side support layer supported at 1.5 g / L and 0.3 g / L, respectively. Pt and Rh.
[0032]
(Evaluation test)
Relationship between inlet gas temperature and catalyst bed temperature by mounting exhaust gas purification catalyst with different coating amount of washcoat slurry on front side support layer on actual vehicle tester (displacement: 2.2 l) Was measured. The measurement results are shown in FIG. Here, the measurement part of the catalyst bed temperature was the temperature at the central portion in the axial direction of the exhaust gas purifying catalyst.
[0033]
Further, the operating state of the actual vehicle running tester was idling for 22 to 23 seconds from the start, and the running state indicated by the subsequent vehicle speed was the running state defined in the LA # 4 mode.
[0034]
As can be seen from FIG. 1, the catalyst bed temperature increases as the coating amount of the washcoat slurry in the front portion decreases. That is, it can be seen that the catalyst heat temperature can be reached quickly because the heat capacity of the catalyst decreases as the coating amount of the washcoat slurry decreases.
[0035]
Therefore, the exhaust gas purifying catalyst of the present invention can purify components such as HC by quickly reaching the catalyst activation temperature even when the exhaust gas temperature is low, such as when the engine is started.
[0036]
(Production of exhaust gas purification catalyst)
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be produced, for example, by the following production method. At this time, the method for producing the exhaust gas purifying catalyst of the present invention is not limited to the following method.
[0037]
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be produced by forming a front part from one end face side and a rear part from the other end face side on the surface of the catalyst carrier substrate.
[0038]
Specifically, Al for forming the front side support layer₂O_ThreeUsing a method such as coating a washcoat slurry having a predetermined coating amount from one end surface side of the catalyst support substrate, drying and firing, and impregnating the Pd solution into the dried front side support layer, etc. A front part is formed by disposing Pd on the front-side support layer, drying and firing.
[0039]
Next, Al₂O_ThreeA monolith honeycomb carrier is coated with a washcoat slurry having a cerium oxide and a Ce oxide from the end side where the front-side support layer is not formed, dried and fired to form a rear-side support layer. The catalyst for purifying exhaust gas of the present invention is manufactured by placing a catalyst noble metal on the rear side support layer using a method such as contacting and impregnating the rear side support layer, and drying and firing to form a rear part. it can.
[0040]
The catalyst noble metal may be supported by either impregnating the rear-side support layer with a mixed solution of a plurality of types of catalyst noble metals or by separately supporting each catalyst noble metal.
[0041]
In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, since the heat capacity of the front part is formed smaller than the heat capacity of the rear part, the temperature can be quickly raised to a temperature at which the catalytic activity is exhibited in the front part. Furthermore, since Pd that exhibits catalytic activity even at a relatively low temperature is used for the front portion, exhaust gas can be sufficiently purified even when the temperature of the catalyst is low, such as when the engine is started.
[0042]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described using examples.
[0043]
As an example of the present invention, an exhaust gas purification catalyst was produced.
[0044]
Example 1
The exhaust gas-purifying catalyst of Example 1 is a catalyst in which a monolith honeycomb carrier, a front portion is formed on one end side of the monolith honeycomb carrier, and a rear portion is formed on the other end side. Further, the front portion and the rear portion inside the monolith honeycomb carrier are formed so that the end portions thereof are in contact with each other. This exhaust gas purification catalyst is shown in FIG.
[0045]
Specifically, the columnar monolith honeycomb carrier includes a front portion formed with a width of 20 mm from one end face and a rear portion formed with a width of 80 mm from the other end face. At this time, the volume of the rear part was four times the volume of the front part.
[0046]
The monolith honeycomb carrier is a cylindrical catalyst carrier substrate having a diameter of 93 mm, a length of 100 mm, and a capacity of 0.679 L formed of cordierite.
[0047]
The front portion is composed of a front side support layer formed with a width of 20 mm from one end face of the monolith honeycomb carrier and Pd supported at 10 g / L on the front side support layer.
[0048]
Front side support layer is made of Al₂O_ThreeThe washcoat slurry was coated at 50 g / L.
[0049]
The rear portion is composed of a rear-side support layer formed with a width of 80 mm from the other end face of the monolith honeycomb carrier, and a catalyst noble metal supported on the rear-side support layer.
[0050]
The rear support layer is made of Al₂O_ThreeIt was formed by coating 195 g / L of a rear-side washcoat slurry in which the weight ratio of Ce and Ce oxide was mixed at a ratio of 8: 5.
[0051]
The exhaust gas purifying catalyst of Example 1 was produced by the following procedure.
[0052]
First, after forming a front-side support layer on the surface of the monolith honeycomb carrier, a front portion was formed by supporting Pd.
[0053]
Specifically, a front-side washcoat slurry prepared by mixing 100 g of γ-alumina powder, 3 g of boehmite powder, 45 g of aluminum nitrate 9-hydrate 40% at a ratio of 110 g of pure water was prepared, and this slurry was applied to the surface of the monolith honeycomb carrier. One end portion was coated with an alumina having a width of 20 mm from the end surface so as to be 50 g / L with alumina, and then dried and baked to form a front-side support layer.
[0054]
Subsequently, Pd was supported on the front-side support layer. Pd was supported by contacting and impregnating the front side support layer with the Pd solution. Specifically, the front side support layer was contact impregnated with an 85 g / L Pd aqueous solution, and then dried and baked to support Pd at a rate of 10 g / L on the front part.
[0055]
Subsequently, a rear portion was formed at the other end portion where the front portion was not formed. The rear portion was formed by forming Pt and Rh on the rear side support layer after forming the rear side support layer.
[0056]
Specifically, a rear side washcoat slurry mixed at a ratio of 100 g of γ-alumina powder, 3 g of boehmite powder, 65 g of aluminum nitrate 9-hydrate, 65 g of Ce-Zr composite oxide, 30 g of La carbonate carbonate and 110 g of pure water. The slurry was coated at 195 g / L from the other end face of the monolith honeycomb carrier with the front part so as not to overlap the front part, and then dried and fired to form a rear-side support layer. .
[0057]
Subsequently, Pt and Rh were supported on the rear side support layer. The loading of Pt and Rh was performed by loading Rh after loading the rear-side supporting layer with Pt. Specifically, the rear side support layer is brought into contact with and impregnated with 0.76 g / L Pt solution, and then dried and fired. Next, after contacting and impregnating the rear-side support layer with 0.15 g / L Rh solution, drying and firing, Pt was added to the rear part at a rate of 1.5 g / L, and 0.4 g / L. Rh was supported at a ratio.
[0058]
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 is the same exhaust gas purification as in Example 1 except that the front side wash coat slurry of the front side support layer is coated with the same coat amount as the rear side wash coat slurry of the rear side support layer. Catalyst. At this time, the coating amount of the rear side washcoat slurry on the rear side supporting layer, the supporting amount of Pd supported on the front side supporting layer and the supporting amounts of Pt and Rh supported on the rear side supporting layer are the same as those for exhaust gas purification in Example 1. It was the same amount as the catalyst.
[0059]
Specifically, Comparative Example 1 includes a front side support layer formed by coating the monolith honeycomb carrier surface with a front side washcoat slurry at 195 g / L, Pd supported at 10 g / L on the front side support layer, A rear-side support layer formed by coating a rear-side washcoat slurry at 195 g / L, Pt supported at a support amount of 1.5 g / L on the rear-side support layer, and a support amount of 0.3 g / L An exhaust gas purifying catalyst comprising supported Rh.
[0060]
The exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 1 was produced using the same material as that used for producing the exhaust gas purifying catalyst of Example 1.
[0061]
The manufacture of Comparative Example 1 was performed by coating the front side washcoat slurry at 195 g / L on the surface of the monolith honeycomb carrier to form a front side support layer, and then supporting Pd at a supported amount of 10 g / L. It was broken. The coating of the front side washcoat slurry and the loading of Pd were carried out in the same manner as in the method for producing the exhaust gas purifying catalyst of Example 1.
[0062]
Thereafter, a rear portion was formed in the same manner as in Example 1. That is, the coating amount of the rear side washcoat slurry and the supported amounts of Pt and Rh were formed to be the same values as the exhaust gas purifying catalyst of Example 1.
[0063]
By the above procedure, the exhaust gas-purifying catalyst of Comparative Example 1 was produced.
[0064]
(Comparative Example 2)
Comparative Example 2 is an exhaust gas purifying catalyst similar to that of Example 1 except that the coat amount of the washcoat slurry on the rear side support layer is coated in the same amount as that of the front side support layer. At this time, the coating amount of the washcoat slurry on the front side support layer, the support amounts of Pd supported on the front side support layer and Pt and Rh supported on the rear side support layer are the same as those of the exhaust gas purifying catalyst of Example 1. It was the same amount.
[0065]
Specifically, in Comparative Example 2, the monolith honeycomb carrier surface is coated with a front side support layer coated with a front side washcoat slurry at 50 g / L, Pd supported at 10 g / L on the front side support layer, and 50 g / L. A rear-side support layer coated with a rear-side washcoat slurry, Pt supported at a support amount of 1.5 g / L on the rear-side support layer and Rh supported at a support amount of 0.3 g / L, An exhaust gas purifying catalyst comprising:
[0066]
The exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 2 was produced using the same material as that used for producing the exhaust gas purifying catalyst of Example 1.
[0067]
The preparation of the exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 2 was performed by forming the front part by the same means as in Example 1 and then forming the rear part with a reduced coating amount of the rear side washcoat slurry.
[0068]
The front part was formed using the method for forming the front part of Example 1. That is, the front side washcoat slurry was formed with a coating amount of 50 g / L and a Pd carrying amount of 10 g / L.
[0069]
The rear part is formed by coating the rear side washcoat slurry at 50 g / L on the end part side where the front part of the monolith honeycomb carrier is not formed to form a rear side support layer, and then adding 1.5 g of Pt and Rh. / L, carried by loading with 0.3 g / L.
[0070]
By the above procedure, the exhaust gas-purifying catalyst of Comparative Example 2 was produced.
[0071]
(Example 2)
In Example 2, the amount of Pt supported on the rear portion is set to 1.5 g / L and Pd is supported at an amount of 0.5 g / L for exhaust gas purification as in Example 1. It is a catalyst.
[0072]
Specifically, in Example 2, the monolith honeycomb carrier surface was coated with a front side support layer coated with a front side washcoat slurry at 50 g / L, Pd supported at 10 g / L on the front side support layer, and 195 g / L. A rear-side support layer coated with a rear-side washcoat slurry, Pt supported at a support amount of 1.0 g / L on the rear-side support layer, Rh supported at a support amount of 0.3 g / L, and 0 An exhaust gas purifying catalyst comprising Pd supported at a supported amount of 0.5 g / L.
[0073]
The exhaust gas purifying catalyst of Example 2 was produced using the same material as that used for producing the exhaust gas purifying catalyst of Example 1.
[0074]
The exhaust gas purifying catalyst of Example 2 is manufactured by forming the front part by the same means as in Example 1 and then forming the rear part carrying Pt, Rh and Pd on the rear side supporting layer. It was broken.
[0075]
The front part was formed using the method for forming the front part of Example 1. That is, the front side washcoat slurry was formed with a coating amount of 50 g / L and a Pd carrying amount of 10 g / L.
[0076]
The rear portion is formed by coating the rear side washcoat slurry with 195 g / L on the end portion of the monolith honeycomb carrier where the front portion is not formed to form a rear side support layer, and then adding Pt, Rh and Pd to 1 It was carried out by loading with a loading amount of 0.0 g / L, 0.3 g / L, and 0.5 g / L. The loading of Pt, Rh, and Pd was performed by separately loading each of the rear-side supporting layers in the order of Pt, Rh, and Pd. Specifically, the Pt solution is contacted and impregnated with the rear-side support layer, and then dried and fired. Next, after contacting and impregnating the rear support layer with the Rh solution, drying and firing, and then contacting and impregnating the rear support layer with the Pd solution, followed by drying and firing, Pt, Rh and Pd were supported.
[0077]
By the above procedure, the exhaust gas-purifying catalyst of Comparative Example 2 was produced.
[0078]
(Comparative Example 3)
Comparative Example 3 is an exhaust gas purifying catalyst similar to that of Example 2 except that the coating amount of the washcoat slurry on the front side support layer is the same as the coating amount of the rear side support layer.
[0079]
Specifically, in Comparative Example 3, the surface of the monolith honeycomb carrier was coated with a front side washcoat slurry at 195 g / L, Pd supported at 10 g / L on the front side support layer, and 195 g / L. A rear-side support layer coated with a rear-side washcoat slurry, Pt supported at a support amount of 1.0 g / L on the rear-side support layer, Rh supported at a support amount of 0.3 g / L, and 0 An exhaust gas purifying catalyst comprising Pd supported at a supported amount of 0.5 g / L.
[0080]
The exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 3 was prepared in the same manner as in Example 2 except that the coating amount of the front side washcoat slurry was 195 g / L. At this time, the exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 3 was produced using the same material as that used for producing the exhaust gas purifying catalyst of Example 2.
[0081]
(Example 3)
Example 3 is for exhaust gas purification similar to Example 1 except that the coat amount of the washcoat slurry on the front side support layer is 20 g / L and the coat amount of the washcoat slurry on the rear side support layer is 215 g / L. It is a catalyst.
[0082]
Specifically, in Example 3, a monolith honeycomb carrier surface is coated with a front-side washcoat slurry at 50 g / L, a front-side support layer, Pd supported at 10 g / L on the front-side support layer, A rear-side support layer formed by coating a rear-side washcoat slurry at 215 g / L, Pt supported on the rear-side support layer at a support amount of 1.5 g / L, and a support amount of 0.3 g / L An exhaust gas purifying catalyst comprising supported Rh.
[0083]
In the preparation of the exhaust gas purifying catalyst of Example 3, the coating amount of the front side washcoat slurry of the front side supporting layer was set to 20 g / L, and the coating amount of the rear side washcoat slurry of the rear side supporting layer was set to 215 g / L. Except for the above, it was produced in the same manner as in Example 1. At this time, the exhaust gas purifying catalyst of Example 3 was produced using the same material as that used for producing the exhaust gas purifying catalyst of Example 1.
[0084]
(Comparative Example 4)
Comparative Example 4 is the same exhaust gas purification as in Example 3 except that the front side wash coat slurry of the front side support layer was coated with the same coat amount as the rear side wash coat slurry of the rear side support layer. Catalyst.
[0085]
Specifically, Comparative Example 4 includes a front-side support layer formed by coating the monolith honeycomb carrier surface with a front-side washcoat slurry at 215 g / L, Pd supported at 10 g / L on the front-side support layer, A rear-side support layer formed by coating a rear-side washcoat slurry at 215 g / L, Pt supported on the rear-side support layer at a support amount of 1.5 g / L, and a support amount of 0.3 g / L An exhaust gas purifying catalyst comprising supported Rh.
[0086]
The exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 4 was prepared in the same manner as in Example 3 except that the coating amount of the front side wash coat slurry of the front side support layer was 215 g / L. At this time, the exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 4 was produced using the same material as that used for producing the exhaust gas purifying catalyst of Example 3.
[0087]
(Comparative Example 5)
Comparative Example 5 is an exhaust gas purifying catalyst similar to that of Example 3, except that the coat amount of the washcoat slurry on the rear side support layer is coated in the same amount as the coat amount of the front side support layer.
[0088]
Specifically, in Comparative Example 5, the monolith honeycomb carrier surface is coated with a front-side washcoat slurry at 20 g / L, front-side support layer, Pd supported at 10 g / L on the front-side support layer, and 20 g / L. A rear-side support layer coated with a rear-side washcoat slurry, Pt supported at a support amount of 1.5 g / L on the rear-side support layer and Rh supported at a support amount of 0.3 g / L, An exhaust gas purifying catalyst comprising:
[0089]
The exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 5 was prepared in the same manner as in Example 3 except that the coating amount of the rear side washcoat slurry of the rear side support layer was 20 g / L. At this time, the exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 5 was produced using the same material as that used for producing the exhaust gas purifying catalyst of Example 3.
[0090]
Example 4
Example 4 is an exhaust gas purifying catalyst similar to that of Example 1 except that the coating amount of the washcoat slurry on the front-side support layer is 150 g / L.
[0091]
Specifically, in Example 4, the monolith honeycomb carrier surface was coated with a front side support layer coated with a front side washcoat slurry at 150 g / L, Pd supported at 10 g / L on the front side support layer, and 195 g / L. A rear-side support layer coated with a rear-side washcoat slurry, Pt supported at a support amount of 1.5 g / L on the rear-side support layer and Rh supported at a support amount of 0.3 g / L, An exhaust gas purifying catalyst comprising:
[0092]
The exhaust gas purification catalyst of Example 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the coating amount of the rear side washcoat slurry of the rear side support layer was 195 g / L. At this time, the exhaust gas purifying catalyst of Example 4 was produced using the same material as that used for producing the exhaust gas purifying catalyst of Example 1.
[0093]
(Comparative Example 6)
Comparative Example 6 is the same exhaust gas purification as in Example 4 except that the coating amount of the front side wash coat slurry of the front side support layer is coated with the same coat amount as the rear side wash coat slurry of the rear side support layer. Catalyst.
[0094]
Specifically, Comparative Example 6 includes a front side support layer formed by coating the monolith honeycomb carrier surface with a front side washcoat slurry at 195 g / L, Pd supported at 10 g / L on the front side support layer, A rear-side support layer formed by coating a rear-side washcoat slurry at 195 g / L, Pt supported at a support amount of 1.5 g / L on the rear-side support layer, and a support amount of 0.3 g / L An exhaust gas purifying catalyst comprising supported Rh.
[0095]
The exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 6 was prepared in the same manner as in Example 4 except that the coating amount of the front side washcoat slurry of the front side support layer was 195 g / L. At this time, the exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 6 was produced using the same material as that used for producing the exhaust gas purifying catalyst of Example 4.
[0096]
(Example 5)
Example 5 is an exhaust gas purifying catalyst in which the coat amount of the washcoat slurry in the rear side support layer and the coat amount of the front side support layer are both coated at 150 g / L.
[0097]
Specifically, in Comparative Example 7, the monolith honeycomb carrier surface was coated with a front-side washcoat slurry at 150 g / L, Pd supported at 10 g / L on the front-side support layer, and 150 g / L. A rear-side support layer coated with a rear-side washcoat slurry, Pt supported at a support amount of 1.5 g / L on the rear-side support layer and Rh supported at a support amount of 0.3 g / L, An exhaust gas purifying catalyst comprising:
[0098]
The exhaust gas purifying catalyst of Example 5 was prepared in the same manner as in Example 4 except that the coating amount of the rear side washcoat slurry of the rear side support layer was 150 g / L. At this time, the exhaust gas purifying catalyst of Example 5 was produced using the same material as that used for producing the exhaust gas purifying catalyst of Example 4.
[0099]
(Example 6)
Example 6 is an exhaust gas purifying catalyst similar to Example 1 except that the volume ratio of the front part and the rear part is 1: 9.
[0100]
Specifically, in Example 6, the front portion formed with a width of 10 mm from one end face of a columnar monolith honeycomb carrier having an axial length of 100 mm, and the rear formed with a width of 90 mm from the other end face. And an exhaust gas purifying catalyst. At this time, the front portion is composed of a front-side support layer having a monolith honeycomb carrier surface coated with a front-side washcoat slurry at 50 g / L, and Pd supported on the front-side support layer at 10 g / L. The part includes a rear side support layer coated with a rear side washcoat slurry at 150 g / L, Pt supported on the rear side support layer at a support amount of 1.5 g / L, and a support amount of 0.3 g / L. And supported Rh.
[0101]
Production of the exhaust gas purifying catalyst of Example 6 was performed in the same manner as in Example 1 except that the front part was formed to have a length of 10 mm from the end face and the rear part was formed to have a length of 90 mm from the end face. It was conducted.
[0102]
That is, the front side wash coat slurry is coated on one end side of the surface of the monolith honeycomb carrier so as to have a width of 10 mm from the end surface so as to be 50 g / L with alumina, and then dried and fired to thereby produce a front side support layer. Formed.
[0103]
Subsequently, Pd was supported on the front-side support layer. Pd was supported by contacting and impregnating the front side support layer with the Pd solution.
[0104]
Then, the rear part was formed in the other edge part in which the front part is not formed. The rear portion was formed by forming Pt and Rh on the rear side support layer after forming the rear side support layer.
[0105]
Specifically, after the rear side washcoat slurry is coated at 195 g / L from the other end face of the monolith honeycomb carrier on which the front part is formed so as not to overlap the front part, it is dried and fired to form the rear side support layer. Been formed.
[0106]
Subsequently, Pt and Rh were supported on the rear side support layer. Pt and Rh were loaded by the same means as in Example 1.
[0107]
Through the above procedure, the exhaust gas-purifying catalyst of Example 6 was produced.
[0108]
(Comparative Example 7)
Comparative Example 7 is the same exhaust gas purification as in Example 6 except that the front side wash coat slurry of the front side support layer was coated with the same coat amount as the rear side wash coat slurry of the rear side support layer. Catalyst.
[0109]
Specifically, in Comparative Example 7, the front side support layer formed by coating the monolith honeycomb carrier surface with an axial coat length of 10 mm and the front side wash coat slurry at 195 g / L, and the front side support layer Pd supported at 10 g / L, an axial coat length of 90 mm, a rear side support layer formed by coating a rear side washcoat slurry at 195 g / L, and 1.5 g on the rear side support layer An exhaust gas purifying catalyst comprising: Pt supported at a supported amount of / L and Rh supported at a supported amount of 0.3 g / L.
[0110]
The exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 7 was prepared in the same manner as in Example 6 except that the coating amount of the front side washcoat slurry of the front side support layer was 195 g / L. At this time, the exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 6 was produced using the same material as that used for producing the exhaust gas purifying catalyst of Example 6.
[0111]
Table 1 shows the types of exhaust gas purifying catalysts of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 7.
[0112]
[Table 1]

[0113]
(Evaluation)
The exhaust gas purification catalyst was evaluated by operating the engine while it was actually mounted on a vehicle and purifying the exhaust gas discharged from the engine.
[0114]
In the test method, first, an endurance test in which a test gas at 900 ° C. was circulated in 50 hours for the exhaust gas purifying catalysts of Examples and Comparative Examples was performed. This test gas was an exhaust gas when an engine mounted on an actual vehicle was operated at 3000 rpm.
[0115]
The exhaust gas-purifying catalyst subjected to the durability test was mounted on an actual vehicle (displacement amount: 2.2 l) so that the front part is on the upstream side of the exhaust gas, that is, the engine side. Thereafter, the engine of the actual vehicle is operated to purify the exhaust gas discharged from the engine, and the evaluation is performed by measuring the amount of HC component and NOx component contained in the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification catalyst. went.
[0116]
The amount of HC component and NOx component contained in the exhaust gas was measured by sampling from the tailpipe using a chassis dynamo and measuring with an automobile exhaust gas analyzer. Moreover, the test conditions of the actual vehicle were performed in the LA # 4 mode.
[0117]
The test results are shown in FIGS. 3 and 4 and Table 2. Here, FIG. 3 shows the measured amount of HC in the exhaust gas, and FIG. 4 shows the measured amount of NOx. Specific measurement values are shown in Table 2. In Table 2, the measured HC component amount and NOx component amount are shown, but because of the LA # 4 mode (authentication mode in the United States), the value of g / mile is also shown as a reference value.
[0118]
[Table 2]

[0119]
3 and 4 and Table 2, it can be seen that the measured values of HC and NOx of the exhaust gas purifying catalyst of Example 1 are both low and have excellent HC and NOx purifying ability.
[0120]
Further, the exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 1 in which the amount of the front and rear washcoat slurries is excessive is excellent in NOx purification ability, but the measured value of HC is 0.027 g / km (0.043 g). / Mile). Furthermore, the exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 2 having a small amount of front-side and rear-side washcoat slurry has a high HC purification capacity, but a reduced NOx purification capacity.
[0121]
Example 2 is an exhaust gas purification catalyst in which the catalyst noble metal in the rear part is Pt, Rh, and Pd. Even when Pd is added, the measured values of HC and NOx are both low, and the HC and NOx purification performance is excellent. I understand that.
[0122]
In Comparative Example 3, the coating amount of the front and rear washcoat slurries is excessive, so that the NOx purification performance is excellent, but the measured value of HC is high.
[0123]
Example 3 is an exhaust gas purifying catalyst in which the coat amount of the front portion is reduced and the coat amount of the rear portion is increased. Even when the coat amount of the front portion is reduced, the measured values of HC and NOx are: It can be seen that both of them are low and have excellent purification ability of HC and NOx.
[0124]
Comparative Example 4 has an excessive amount of coating at the front portion, resulting in a decrease in HC purification capability, and Comparative Example 5 has a reduction in NOx purification capability due to a small amount of coating at the rear portion.
[0125]
Example 4 is an exhaust gas purifying catalyst in which the amount of coating on the front part is increased, and it can be seen that even if the amount of coating on the front part is increased, it has excellent HC and NOx purification ability.
[0126]
Further, Comparative Example 6 has an excellent amount of NOx purification because the coating amount of the front portion is excessive, but the HC purification capability is reduced.
[0127]
Example 5 is an exhaust gas purifying catalyst in which the coating amount of both the front part and the rear part is 150 g / L, and it can be seen that the HC and NOx purification ability is excellent.
[0128]
Example 6 is an exhaust gas purifying catalyst in which the volume ratio of the front part and the rear part is changed to reduce the volume ratio of the front part. However, even if the volume ratio of the front part is reduced, the HC and NOx purification capacity is reduced. You can see that it is excellent.
[0129]
In Comparative Example 7, since the coating amount of the front part of the exhaust gas purification catalyst of Example 6 is excessive, the NOx purification ability is excellent, but the HC purification ability is lowered.
[0130]
From this, if the amount of catalyst supported is the same, the amount of front-side washcoat slurry is reduced to improve the HC purification performance, and the amount of rear-side washcoat slurry is increased. As a result, the NOx purification ability becomes excellent.
[0131]
In the exhaust gas purifying catalyst of the example, the coating amount of the front-side washcoat slurry for forming the front-side support layer of the front portion is reduced, and the front portion is made of Pd having excellent catalytic activity at a low temperature. Since it is supported, it has excellent light-off performance. In addition, since the rear-side support layer in the rear part is formed of a rear-side washcoat slurry having a sufficient coating amount, the catalyst noble metal is sufficiently supported and high NOx purification ability is maintained.
[0132]
Since the exhaust gas purifying catalyst of the embodiment has a structure in which the front part and the rear part are integrally formed, even when actually mounted on a vehicle, the load on the engine does not increase and the light-off performance is excellent. It has become a catalyst for exhaust gas purification.
[0133]
【The invention's effect】
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention has a front portion having a low coating amount and a low coating amount. For this reason, even when the exhaust gas temperature is low, such as when the engine is started, the front part easily rises in temperature and quickly rises to the catalyst activation temperature, thereby improving the light-off performance. Further, the light-off performance is improved because Pd supported on the front portion is excellent in catalytic activity at low temperatures. By improving the light-off performance, it is possible to sufficiently purify HC components generated in large quantities at low temperatures.
[0134]
In addition, since the exhaust gas purifying catalyst of the present invention has a structure in which the front portion and the rear portion are integrally formed, it does not increase the burden on the engine when mounted on a vehicle. Further, since an increase in the amount of expensive catalyst noble metal is not required, an increase in cost of the exhaust gas purifying catalyst is suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the results of measuring the ease of raising the catalyst bed temperature depending on the amount of coating on the front part.
2 is a view showing an exhaust gas purifying catalyst of Example 1. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a measured amount of HC in exhaust gas.
FIG. 4 is a diagram showing a measured amount of NOx in exhaust gas.

Claims

A catalyst carrier base material having a tubular passage through which exhaust gas passes in the axial direction;
A front-side support layer formed by coating the upstream surface of the exhaust gas of the catalyst carrier substrate with a washcoat slurry made of Al ₂ O ₃ at 10 to 150 g / L, and 1 on the front-side support layer A front portion consisting of Pd supported at ˜20 g / L,
Wash having Al ₂ O ₃ and Ce oxide in a weight ratio of 1: 1 to 20: 1 on the surface of the catalyst carrier substrate on which the front portion is formed and downstream of the exhaust gas A rear portion comprising a rear-side support layer formed by coating a coating slurry at 150 to 250 g / L, and a catalyst noble metal supported on the rear-side support layer;
An exhaust gas purifying catalyst comprising:

The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the rear part has a volume ratio of 1 to 15 times that of the front part.

The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the catalyst noble metal is at least one of Pt, Pd, and Rh.

The front-side support layer is formed by coating the washcoat slurry from the upstream end of the catalyst support substrate,
The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the rear-side support layer is formed by coating the washcoat slurry from an end portion on the downstream side of the catalyst carrier substrate.

The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 4, wherein the front-side support layer and the rear-side support layer are formed so as not to overlap each other.