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JP4649746B2 - Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same - Google Patents
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Description

【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その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車等のエンジンや各種燃焼器の排気ガスを浄化するために、特開平7−174017号公報には、排気ガス温度が低いときに排気ガス中のHC(炭化水素)を吸着し、HCが脱離し始める温度になると、この脱離するHCを酸化浄化することができるHC吸着触媒を用いることが記載されている。
【0003】
この公報には、HC吸着触媒として、担体の上に、ZSM−5(ゼオライトの一種)にAgをイオン交換担持させたAg/ZSM−5を含有する層を形成し、その上にAlにPdを担持させてなる触媒の層を形成し、その上にAlにRhを担持させてなる触媒の層を形成したものが記載されている。その製造方法は、Ag/ZSM−5を含有するスラリー、AlにPdを担持させてなる触媒粉を含有するスラリー、並びにAlにRhを担持させてなる触媒粉を含有するスラリーを準備し、これらスラリーについて、担体へのウォッシュコート・乾燥・焼成を順に行なう、というものである。バインダとしてはアルミナ又はシリカゾルが用いられている。
【0004】
特開平11−076826号公報には、活性金属成分を担持したゼオライト触媒粒子を、層状ケイ酸塩を原料とするシリカ微粒子で覆うことにより、触媒の熱的安定性を高めることが記載されている。また、そのようなゼオライト触媒粒子として、ケイバン比(Alに対するSiOのモル比)40のプロトン型のβ型ゼオライトにAgを担持させたものが記載されている。触媒の担体への担持にはバインダとしてシリカゾルを用いることが記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ゼオライトは排気ガス中のHCを吸着するが、排気ガス温度が150℃ぐらいになると吸着していたHCの放出量が多くなる。Pd触媒はこのHCの酸化浄化に働くが、150℃程度の温度では当該触媒が活性を呈する状態になっていない。従って、HCが浄化されないまま大気中に放出される状態を生ずる。これに対して、Agをゼオライトに担持させると、HCの放出温度が高温側にずれ、触媒によるHCの浄化に有利になる。
【0006】
しかし、上記Agをサポート材に担持させたものと、上記Pd触媒とを組み合わせた触媒は、高温のガスに晒されると、酸化触媒性能が低下するという問題がある。本発明はこの問題を解決するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記問題について研究をした結果、上記触媒が高温のガスにさらされると、Pd触媒層が担体から剥落することを見出した。図7(a)は、ハニカム担体の孔壁に、Agをゼオライトに担持させた層とPdを活性アルミナに担持させたPd触媒層とを前者が内側になるように層状に形成した触媒のフレッシュ時の顕微鏡写真であり、同図(b)は熱エージング処理を施した後の同写真である。但し、(a)と(b)とは撮影したハニカム孔の場所が相違する。上記両層のバインダとしては水和アルミナを用いた。同図によれば、熱エージング処理により、Pd触媒層が担体から剥落していることがわかる。この剥落が触媒性能の低下原因になっていると考えられる。
【0008】
そこで、本発明は、上記バインダに工夫を加えて、上記Pd触媒層の剥落を防止するようにしたものである。
【0009】
すなわち、本発明は、車両用エンジンの排気通路に配置され、Ag、第1サポート材及び第1バインダを有する第1層と、Pd、第2サポート材及び第2バインダを有する第2層とが担体上に層状に形成されている排気ガス浄化用触媒であって、
上記第1バインダがアルミナバインダであり、上記第2バインダがジルコニアバインダであることを特徴とする。
【0010】
かかる構成によれば、当該触媒が高温に加熱されたとき、振動が激しいとき、あるいは当該触媒に接触する排気ガスの流速変化が激しいときの第2層の剥落が少なくなり、排気ガス浄化用触媒の耐久性が向上する。
【0011】
上記第1サポート材としては、排気ガス中のHCを浄化する場合、低温時にHCを吸着するゼオライトを採用することが好ましい。そうして、このゼオライトとアルミナバインダとの組み合わせの場合、ゼオライトとジルコニアバインダとの組み合わせよりも、HCの放出温度が高温側にずれ、Pd触媒によるHCの浄化に有利になる。
【0012】
上記ゼオライトとしては、USY等のY型ゼオライト、MFI、フォージャサイト等も用いることができるが、HCの吸着能に優れたβ型ゼオライトが好ましい。
【0013】
上記第2サポート材としては、Pdの助触媒として働いてHCの酸化に有利になる活性アルミナと、セリウムとプラセオジウムとの複酸化物との組み合わせが好ましい。
【0014】
上記担体1L当たりのAgの担持量は7g以上であることがゼオライトからのHCの脱離を比較的高い温度まで抑制する上で好ましい。
【0015】
上記第1層と第2層とは、上記第1層が内側になり、第2層が外側になるように上記担体上に層状に担持されていることが好ましい。これにより、第1層のゼオライトからHCが脱離すると、そのHCは第2層を通ることになるため、これをPd触媒で酸化浄化する上で有利になる。
【0016】
上記排気ガス浄化用触媒は、車両用エンジン(ガソリンエンジン又はディーゼルエンジン)の排気通路に配置してその排気ガスを浄化することに適する。
【0017】
また、本発明は、Ag、第1サポート材及び第1バインダを有する第1層と、Pd、第2サポート材及び第2バインダを有する第2層とが担体上に層状に形成されている排気ガス浄化用触媒の製造方法であって、
上記第1バインダとしてアルミナバインダを用いて上記第1層を形成し、上記第2バインダとしてジルコニアバインダを用いて上記第2層を形成することを特徴とする。
【0018】
これにより、高温に加熱されたとき、振動が激しいとき、あるいは接触する排気ガスの流速変化が激しいときの第2層の剥落が少ない、耐久性の高い排気ガス浄化用触媒が得られる。
【0019】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、Ag、第1サポート材及び第1バインダを有する第1層と、Pd、第2サポート材及び第2バインダを有する第2層とが担体上に層状に形成されている排気ガス浄化用触媒であって、上記第1バインダがアルミナバインダであり、上記第2バインダがジルコニアバインダであるから、当該触媒が高温に加熱されたとき、振動が激しいとき、あるいは当該触媒に接触する排気ガスの流速変化が激しいときの第2層の剥落が少なくなり、排気ガス浄化用触媒の耐久性が向上する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0021】
図1において、符号1は車両用ガソリンエンジン、2はその吸気通路、3は排気通路である。この排気通路3を構成する排気マニホールド4の集合部に触媒容器5が直結されてその中に三元触媒6が収容され、触媒容器5に連結された排気管7の途中に触媒容器8が介設されてそのなかに吸着触媒9が収容されている。
【0022】
<吸着触媒9の構造>
図2は吸着触媒9の触媒層構造を示すものであり、同図において、符号10はハニカム担体の一部を示し、この担体10の上にAgゼオライト層(第1層)11とPd触媒層(第2層)12とが、前者が内側に後者が外側になるように層状に形成されている。図中、13はハニカム孔である。
【0023】
Agゼオライト層11は、サポート材としてのβ型ゼオライトにAgを担持させてなるHC吸着材の層である。β型ゼオライトのケイバン比は120以上が好ましい。β型ゼオライトの担持量(担体1L当たりの担持量のこと。以下、同じ。)は例えば100〜200g/L程度とすればよい。Ag担持量は7〜30g/L程度とすればよい。
【0024】
Pd触媒層12は、サポート材としての活性アルミナ及びセリウムとプラセオジウムとの複酸化物にPdを担持せてなる触媒の層である。活性アルミナの担持量は例えば50〜100g/L程度とすればよい。セリウムとプラセオジウムとの複酸化物の担持量は25〜50g程度とすればよい。Pdの担持量は2〜8g/L程度とすればよい。
【0025】
各層11,12にはバインダが含まれ、Agゼオライト層11のバインダとしては水和アルミナが用いられ、Pd触媒層のバインダとしてはジルコニアが用いられている。各々バインダ担持量はサポート材担持量の10〜30質量%程度とすればよい。
【0026】
<実施例>
以下、具体的な実施例を説明する。
【0027】
担体10としては、断面積約6.45cm(1平方インチ)当たりのセル数が400、相隣るセルを隔てる壁厚が約0.15mm(6ミリインチ)、容量1.3Lのコージェライト製ハニカム担体を採用した。
【0028】
Agゼオライト層11は、β型ゼオライトとベーマイト構造の水和アルミナバインダとの混合層にAgを溶液にして含浸担持させてなる。β型ゼオライトの担持量は160g/L、水和アルミナバインダの担持量はβ型ゼオライト担持量の20質量%となるようにした。β型ゼオライトのケイバン比は300であり、Ag担持量は10g/Lである。
【0029】
Pd触媒層12は、サポート材(活性アルミナ(γ−アルミナ)及びセリウムとプラセオジウムとの複酸化物の混合物)にPdを担持させた触媒粉と、ジルコニアバインダとの混合層である。活性アルミナの担持量は70g/L、セリウムとプラセオジウムとの複酸化物の担持量は35g/L、ジルコニアバインダの担持量16g/L、Pdの担持量は5.7g/Lである。ジルコニアバインダとしては酢酸ジルコニルを採用した。水酸化ジルコニウム又は酢酸ジルコニウムを採用してもよい。
【0030】
上記吸着触媒9の製法は次の通りである。
【0031】
−ゼオライト層の形成−
β型ゼオライトと水和アルミナバインダとを上述の担持量の比率で混合し、これに水と硝酸とを加え、ディスパーサで混合撹拌し、スラリーを得る。硝酸はβ型ゼオライト1kg当たり30gとした。
【0032】
常温において、上記スラリーにハニカム担体を浸し、引き上げて余分なスラリーをエアブローで除去する操作を繰り返すことにより、所定量のスラリーを当該担体にコーティングする。
【0033】
しかる後、当該ハニカム担体を常温から500℃まで略一定の昇温速度で1.5時間をかけて昇温し、その温度に2時間保持する(乾燥・焼成)。
【0034】
−Pd担持触媒粉の調製−
活性アルミナ粉末と、セリウムとプラセオジウムとの複酸化物の粉末とを上述の担持量の比率で混合し、これにイオン交換水に硝酸パラジウムを溶解してなる溶液を滴下し、500℃で乾燥・焼成することにより、Pd担持触媒粉を得る。
【0035】
−Pd触媒層の形成−
上記Pd担持触媒粉とジルコニアバインダとを混合し、これに上記ゼオライト層の場合と同様に水と硝酸とを加え、ディスパーサで混合撹拌してスラリーを得る。このスラリーをハニカム担体の上記ゼオライト層の上に同様にしてコーティングし、同様の乾燥・焼成処理を行なう。
【0036】
−Ag溶液の含浸担持−
硝酸銀をイオン交換水に溶解し、これを、上記Pdを担持させたハニカム担体のコーティング層に含浸させる。しかる後、当該ハニカム担体を常温から200℃まで略一定の昇温速度で1.5時間をかけて昇温し、その温度に2時間保持し(乾燥)、200℃から500℃になるまで略一定の昇温速度で4時間をかけて昇温し、その温度に2時間保持する(焼成)。
【0037】
<HCの吸着放出特性について>
図3は、Agゼオライト層のバインダとして水和アルミナバインダを用いた場合のHC吸着放出特性であり、図4は、Agゼオライト層のバインダとしてジルコニアバインダを用いた場合のHCの吸着放出特性である。但し、いずれも担体上にはAgゼオライト層のみが形成され、Pd触媒層は形成しておらず、また、Ag担持量は7.5g/L、バインダ量はβ型ゼオライト担持量の20質量%である。テスト開始から600秒までは温度80℃、ベンゼン濃度が500ppmの窒素ガスを触媒に流し、その後はベンゼン濃度を0ppmとして温度を漸次上昇させていった。
【0038】
図3及び図4によれば、水和アルミナを用いた方はジルコニアバインダを用いた場合よりもHC放出温度が高温側に少れる傾向が見られる。従って、Agゼオライト層にはバインダとして水和アルミナを用いることが好ましいということができる。
【0039】
<HC吸着浄化特性の実車評価>
次にAgゼオライト層のバインダとして水和アルミナを用いた場合とジルコニアを用いた場合とについて、さらに当該Agゼオライト層の上にPd触媒層を形成した2層構造の触媒を調製し、この供試触媒を図1に示すように排気管7の触媒容器8に収容し、触媒を通過して排出されるHC量を測定し比較した。両供試触媒はAgゼオライト層のバインダの種類が異なる他は先の実施例と同じ構成である。すなわち、いずれも、Ag担持量は10g/L、Agゼオライト層のバインダ量はβ型ゼオライト担持量の20質量%、Pd触媒層のバインダは水和アルミナである。
【0040】
また、三元触媒6に関しては、担体として、断面積約6.45cm(1平方インチ)当たりのセル数が900、相隣るセルを隔てる壁厚が約0.05mm(2ミリインチ)、容量1.0Lのコージェライト製ハニカム担体を採用し、活性アルミナにPt、Pd及びRhを担持させてなる触媒層を当該担体の上に形成した。これら貴金属はPt:Pd:Rh=1:30:2の質量比率とし、且つこれら貴金属の総担持量が12.5g/Lとなるようにした。
【0041】
また、三元触媒については大気雰囲気で1100℃で24時間のエージングを事前に施した。さらに、HC吸着触媒のエージングは、図1に示すようにエンジンの排気通路に組み込んだ後、HC吸着触媒に対して最高880℃となる温度状態(15分間)と、500℃となる温度状態(45分間)とが交互に繰り返される熱サイクルが25回与えられるようにエンジンを運転することにより行なった。その後、このHC吸着触媒と三元触媒とを組み合わせ、HC排出量を測定した。
【0042】
結果は図5に示されている。0〜51秒間はAgゼオライト層に水和アルミナバインダを用いた触媒とジルコニアバインダを用いた触媒とに差は認められないが、51〜125秒間では水和アルミナバインダを用いた触媒の方のHC排出量が少なくなっている。
【0043】
排気ガス温度が低い0〜51秒間は、排気ガス中のHCがゼオライトに吸着されるときであり、HC排出量に差が認められないのはバインダの違いはHC吸着特性には影響を与えないためと考えられる。
【0044】
排気ガス温度が高くなる51〜125秒間は、ゼオライトに吸着されたHCが放出されていくときであり、水和アルミナバインダを用いた方のHC排出量が少ないのは、HC放出温度が高温側にずれ、Pd触媒の活性が高くなってから放出されるHC量が増えたため、ゼオライトから放出されてPd触媒で浄化されるHC量が増えたことによると考えられる。
【0045】
<Pd触媒層のバインダの影響>
次にAgゼオライト層にはバインダとして水和アルミナを採用し、Pd触媒層のバインダとして水和アルミナを用いた触媒とジルコニアを用いた触媒とを調製し、この供試触媒を図1に示すように排気管7の触媒容器8に収容し、触媒を通過して排出されるHC量を測定し比較した。両供試触媒はPd触媒層のバインダの種類が異なる他は先の実施例と同じ構成である。なお、テスト車には先のHC排出量測定テストとは異なる自動車を用いた。
【0046】
また、三元触媒6に関しては、担体として、断面積約6.45cm(1平方インチ)当たりのセル数が600、相隣るセルを隔てる壁厚が約0.10mm(4ミリインチ)、容量1.0Lのコージェライト製ハニカム担体を採用し、活性アルミナにPt、Pd及びRhを担持させてなる触媒層を当該担体の上に形成した。これら貴金属はPt:Pd:Rh=1:30:2の質量比率とし、且つこれら貴金属の総担持量が10g/Lとなるようにした。
【0047】
また、三元触媒については別途ベンチエージング(熱劣化処理)を事前に施した。さらに、HC吸着触媒のエージングは、図1に示すようにエンジンの排気通路に組み込んだ後、HC吸着触媒に対して最高880℃となる温度状態(15分間)と、500℃となる温度状態(45分間)とが交互に繰り返される熱サイクルが25回与えられるようにエンジンを運転することにより行なった。その後、このHC吸着触媒に三元触媒を組み合わせ、HC排出量を測定した。
【0048】
結果は図6に示されている。排気ガス温度が低い0〜51秒間は、図4の場合と同様にHC排出量に差が認められない。しかし、排気ガス温度が高くなる51〜125秒間は、ジルコニアバインダを用いた触媒の方が水和アルミナバインダを用いたものよりもHC排出量が少なくなっている。これは、水和アルミナバインダを用いた方ではPd触媒層が部分的に剥落したためと考えられる。なお、0〜51秒間の結果に差を生じていないのは、この間はHCがゼオライトに吸着されるときであり、Pd触媒層が剥落しているか否かはHC吸着に実質的な影響を与えないためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る車両用エンジンにおける排気ガス浄化用触媒の配置を示す図。
【図2】 本発明に係る排気ガス浄化用触媒構造を示す断面図。
【図3】 Agゼオライト層のバインダとして水和アルミナバインダを用いたときのHC吸着放出特性をみたグラフ図。
【図4】 Agゼオライト層のバインダとしてジルコニアバインダを用いたときのHC吸着放出特性をみたグラフ図。
【図5】 Agゼオライト層のバインダの違いがHC排出量に与える影響を実車で調べたグラフ図。
【図6】 Pd触媒層のバインダの違いがHC排出量に与える影響を実車で調べたグラフ図。
【図7】 (a)はフレッシュ時の排気ガス浄化用触媒の一部の顕微鏡写真であり、(b)は熱エージング処理を施した後の同写真である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 吸気通路
3 排気通路
6 三件触媒
9 吸着触媒
10 担体
11 Agゼオライト層
12 Pd触媒層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
In order to purify exhaust gas from engines such as automobiles and various combustors, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-174017 adsorbs HC (hydrocarbon) in the exhaust gas when the exhaust gas temperature is low, and the HC is removed. It is described that an HC adsorption catalyst capable of oxidizing and purifying the desorbed HC at a temperature at which separation begins is used.
[0003]
In this publication, as an HC adsorption catalyst, a layer containing Ag / ZSM-5 in which Ag is ion-supported on ZSM-5 (a kind of zeolite) is formed on a support, and Al 2 O is formed thereon. 3 , a catalyst layer in which Pd is supported is formed, and a catalyst layer in which Rh is supported on Al 2 O 3 is formed thereon. Its preparation method contains Ag / ZSM-5 slurry containing, slurry containing a catalyst powder comprising by supporting Pd on Al 2 O 3, and catalyst powder comprising by supporting Rh on Al 2 O 3 A slurry is prepared, and the slurry is subjected to wash coating, drying, and firing in order. As the binder, alumina or silica sol is used.
[0004]
JP-A-11-0776826 describes that the thermal stability of a catalyst is improved by covering zeolite catalyst particles carrying an active metal component with silica fine particles made from layered silicate. . Further, as such zeolite catalyst particles, there are described particles in which Ag is supported on proton type β-type zeolite having a caivan ratio (a molar ratio of SiO 2 to Al 2 O 3 ) of 40. It is described that silica sol is used as a binder for loading a catalyst on a carrier.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Zeolite adsorbs HC in the exhaust gas, but when the exhaust gas temperature reaches about 150 ° C., the amount of adsorbed HC increases. The Pd catalyst works to oxidize and purify this HC, but at a temperature of about 150 ° C., the catalyst is not in an active state. Therefore, a state occurs in which HC is released into the atmosphere without being purified. On the other hand, when Ag is supported on zeolite, the release temperature of HC shifts to a high temperature side, which is advantageous for purification of HC by a catalyst.
[0006]
However, a catalyst in which the above Ag is supported on a support material and the above Pd catalyst has a problem in that the oxidation catalyst performance is lowered when exposed to a high-temperature gas. The present invention solves this problem.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of studying the above problems, the present inventor has found that when the catalyst is exposed to a high-temperature gas, the Pd catalyst layer peels off from the support. FIG. 7 (a) shows a fresh catalyst having a layer of Ag supported on zeolite and a Pd catalyst layer supported on activated alumina layered on the pore walls of the honeycomb carrier so that the former is on the inside. (B) of the figure is a photograph after heat aging treatment. However, (a) and (b) differ in the location of the photographed honeycomb holes. Hydrated alumina was used as the binder for both layers. According to the figure, it can be seen that the Pd catalyst layer is peeled off from the support by the heat aging treatment. This exfoliation is considered to be a cause of a decrease in catalyst performance.
[0008]
Therefore, in the present invention, the Pd catalyst layer is prevented from peeling off by modifying the binder.
[0009]
That is, the present invention is arranged in an exhaust passage of a vehicle engine, and includes a first layer having Ag, a first support material and a first binder, and a second layer having Pd, a second support material and a second binder. An exhaust gas purifying catalyst formed in layers on a carrier,
The first binder is an alumina binder, and the second binder is a zirconia binder.
[0010]
According to such a configuration, when the catalyst is heated to a high temperature, when intense vibration, or spalling of the second layer when severe changes in flow velocity of the exhaust gas in contact with the catalyst is reduced, the exhaust gas purifying catalyst Improves durability.
[0011]
As the first support material, when purifying HC in exhaust gas, it is preferable to employ zeolite that adsorbs HC at low temperatures. Thus, in the case of this combination of zeolite and alumina binder, the release temperature of HC shifts to a higher temperature side than the combination of zeolite and zirconia binder, which is advantageous for purification of HC by the Pd catalyst.
[0012]
As the zeolite, Y-type zeolite such as USY, MFI, faujasite and the like can be used, but β-type zeolite excellent in HC adsorption ability is preferable.
[0013]
The second support material is preferably a combination of activated alumina that works as a Pd cocatalyst and is advantageous for HC oxidation, and a double oxide of cerium and praseodymium.
[0014]
The amount of Ag supported per liter of the carrier is preferably 7 g or more in order to suppress HC desorption from the zeolite to a relatively high temperature.
[0015]
The first layer and the second layer are preferably supported in layers on the carrier such that the first layer is on the inside and the second layer is on the outside. Thus, when HC is desorbed from the zeolite in the first layer, the HC passes through the second layer, which is advantageous in oxidizing and purifying it with the Pd catalyst.
[0016]
The exhaust gas purifying catalyst is suitable for being disposed in the exhaust passage of a vehicle engine (gasoline engine or diesel engine) and purifying the exhaust gas.
[0017]
In addition, the present invention provides an exhaust gas in which a first layer having Ag, a first support material and a first binder, and a second layer having Pd, a second support material and a second binder are formed in layers on the carrier. A method for producing a gas purification catalyst, comprising:
The first layer is formed using an alumina binder as the first binder, and the second layer is formed using a zirconia binder as the second binder.
[0018]
As a result, a highly durable exhaust gas purifying catalyst is obtained that is less likely to peel off the second layer when heated to a high temperature, vibrated vigorously, or when the flow rate change of the exhaust gas in contact is severe.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first layer having Ag, the first support material and the first binder, and the second layer having Pd, the second support material and the second binder are formed in layers on the carrier. a catalyst for purifying exhaust gases is, the first binder is alumina binder, since the second binder is a zirconia binder, when the catalyst is heated to a high temperature, when intense vibration, or the The exfoliation of the second layer when the flow rate change of the exhaust gas contacting the catalyst is severe is reduced, and the durability of the exhaust gas purification catalyst is improved.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vehicular gasoline engine, 2 denotes an intake passage thereof, and 3 denotes an exhaust passage. A catalyst container 5 is directly connected to a collecting portion of the exhaust manifold 4 constituting the exhaust passage 3, and a three-way catalyst 6 is accommodated therein, and a catalyst container 8 is interposed in the middle of an exhaust pipe 7 connected to the catalyst container 5. The adsorbing catalyst 9 is accommodated therein.
[0022]
<Structure of adsorption catalyst 9>
FIG. 2 shows a catalyst layer structure of the adsorption catalyst 9, in which a reference numeral 10 indicates a part of the honeycomb carrier, and an Ag zeolite layer (first layer) 11 and a Pd catalyst layer are formed on the carrier 10. (Second layer) 12 is formed in layers so that the former is inside and the latter is outside. In the figure, 13 is a honeycomb hole.
[0023]
The Ag zeolite layer 11 is an HC adsorbent layer in which Ag is supported on β-type zeolite as a support material. β-type zeolite preferably has a caivan ratio of 120 or more. The amount of β-type zeolite supported (the amount supported per liter of the carrier; hereinafter the same) may be, for example, about 100 to 200 g / L. The amount of Ag supported may be about 7 to 30 g / L.
[0024]
The Pd catalyst layer 12 is a catalyst layer in which Pd is supported on activated alumina as a support material and a double oxide of cerium and praseodymium. The supported amount of activated alumina may be, for example, about 50 to 100 g / L. The supported amount of the double oxide of cerium and praseodymium may be about 25 to 50 g. The supported amount of Pd may be about 2 to 8 g / L.
[0025]
Each of the layers 11 and 12 includes a binder, hydrated alumina is used as the binder of the Ag zeolite layer 11, and zirconia is used as the binder of the Pd catalyst layer. The binder loading amount may be about 10 to 30% by mass of the supporting material loading amount.
[0026]
<Example>
Hereinafter, specific examples will be described.
[0027]
The carrier 10 is made of cordierite having a cross-sectional area of about 6.45 cm 2 (1 square inch) with 400 cells, a wall thickness separating adjacent cells of about 0.15 mm (6 millimeters), and a capacity of 1.3 L. A honeycomb carrier was adopted.
[0028]
The Ag zeolite layer 11 is formed by impregnating and supporting Ag in a mixed layer of β-type zeolite and a hydrated alumina binder having a boehmite structure. The amount of β-type zeolite supported was 160 g / L, and the amount of hydrated alumina binder supported was 20% by mass of the amount of β-type zeolite supported. β-type zeolite has a Siban ratio of 300 and an Ag loading of 10 g / L.
[0029]
The Pd catalyst layer 12 is a mixed layer of a catalyst powder in which Pd is supported on a support material (a mixture of activated alumina (γ-alumina) and a double oxide of cerium and praseodymium) and a zirconia binder. The supported amount of activated alumina is 70 g / L, the supported amount of double oxide of cerium and praseodymium is 35 g / L, the supported amount of zirconia binder is 16 g / L, and the supported amount of Pd is 5.7 g / L. As the zirconia binder, zirconyl acetate was employed. Zirconium hydroxide or zirconium acetate may be employed.
[0030]
The method for producing the adsorption catalyst 9 is as follows.
[0031]
-Formation of zeolite layer-
β-type zeolite and hydrated alumina binder are mixed in the above-mentioned ratio of supported amount, water and nitric acid are added thereto, and the mixture is stirred with a disperser to obtain a slurry. Nitric acid was 30 g per kg of β-type zeolite.
[0032]
The carrier is coated with a predetermined amount of slurry by repeating the operation of immersing the honeycomb carrier in the slurry and pulling it up and removing the excess slurry by air blow at room temperature.
[0033]
Thereafter, the honeycomb carrier is heated from room temperature to 500 ° C. at a substantially constant heating rate over 1.5 hours and held at that temperature for 2 hours (drying / firing).
[0034]
-Preparation of Pd-supported catalyst powder-
Activated alumina powder and powder of double oxide of cerium and praseodymium are mixed in the above-mentioned ratio of supported amount, and a solution obtained by dissolving palladium nitrate in ion-exchanged water is added dropwise to this and dried at 500 ° C. By calcining, a Pd-supported catalyst powder is obtained.
[0035]
-Formation of Pd catalyst layer-
The Pd-supported catalyst powder and the zirconia binder are mixed, and water and nitric acid are added to the Pd-supported catalyst powder in the same manner as in the case of the zeolite layer, and mixed and stirred with a disperser to obtain a slurry. The slurry is coated on the zeolite layer of the honeycomb carrier in the same manner, and the same drying and firing treatment is performed.
[0036]
-Impregnation support of Ag solution-
Silver nitrate is dissolved in ion-exchanged water, and this is impregnated in the coating layer of the honeycomb carrier on which the Pd is supported. Thereafter, the honeycomb carrier is heated from room temperature to 200 ° C. at a substantially constant heating rate over 1.5 hours, held at that temperature for 2 hours (dried), and substantially until 200 ° C. to 500 ° C. The temperature is raised over a period of 4 hours at a constant rate of temperature rise and held at that temperature for 2 hours (firing).
[0037]
<Adsorption and release characteristics of HC>
FIG. 3 shows HC adsorption / release characteristics when a hydrated alumina binder is used as the binder for the Ag zeolite layer, and FIG. 4 shows HC adsorption / release characteristics when a zirconia binder is used as the binder for the Ag zeolite layer. . However, in each case, only the Ag zeolite layer is formed on the support, the Pd catalyst layer is not formed, the Ag loading is 7.5 g / L, and the binder amount is 20% by mass of the β-type zeolite loading. It is. From the start of the test to 600 seconds, nitrogen gas having a temperature of 80 ° C. and a benzene concentration of 500 ppm was passed through the catalyst, and thereafter the temperature was gradually increased with the benzene concentration being 0 ppm.
[0038]
According to FIGS. 3 and 4, the HC release temperature tends to be lower on the high temperature side when hydrated alumina is used than when the zirconia binder is used. Therefore, it can be said that it is preferable to use hydrated alumina as a binder in the Ag zeolite layer.
[0039]
<Evaluation of actual HC adsorption and purification characteristics>
Next, for the case of using hydrated alumina as the binder of the Ag zeolite layer and the case of using zirconia, a catalyst having a two-layer structure in which a Pd catalyst layer is formed on the Ag zeolite layer is prepared. The catalyst was accommodated in the catalyst container 8 of the exhaust pipe 7 as shown in FIG. 1, and the amount of HC discharged through the catalyst was measured and compared. Both test catalysts have the same configuration as the previous examples except that the type of binder of the Ag zeolite layer is different. That is, in all cases, the amount of Ag supported is 10 g / L, the amount of binder in the Ag zeolite layer is 20% by mass of the amount of β-type zeolite supported, and the binder in the Pd catalyst layer is hydrated alumina.
[0040]
As for the three-way catalyst 6, the number of cells per cross-sectional area of about 6.45 cm 2 (1 square inch) is 900, the wall thickness separating adjacent cells is about 0.05 mm (2 milliinches), and the capacity is three-way catalyst 6. A 1.0 L cordierite honeycomb carrier was employed, and a catalyst layer in which Pt, Pd and Rh were supported on activated alumina was formed on the carrier. These noble metals were made to have a mass ratio of Pt: Pd: Rh = 1: 30: 2 and the total supported amount of these noble metals was 12.5 g / L.
[0041]
The three-way catalyst was preliminarily aged at 1100 ° C. for 24 hours in an air atmosphere. Further, the aging of the HC adsorption catalyst is performed in a temperature state (15 minutes) at a maximum of 880 ° C. with respect to the HC adsorption catalyst after being incorporated in the exhaust passage of the engine as shown in FIG. The engine was operated so that 25 thermal cycles were alternately repeated for 45 minutes). Thereafter, the HC emission amount was measured by combining this HC adsorption catalyst and the three-way catalyst.
[0042]
The result is shown in FIG. There is no difference between the catalyst using the hydrated alumina binder in the Ag zeolite layer for 0 to 51 seconds and the catalyst using the hydrated alumina binder for 51 to 125 seconds. Emissions are low.
[0043]
When the exhaust gas temperature is low from 0 to 51 seconds, HC in the exhaust gas is adsorbed by the zeolite, and no difference in the HC emission amount is recognized. The difference in the binder does not affect the HC adsorption characteristics. This is probably because of this.
[0044]
The 51 to 125 seconds when the exhaust gas temperature rises is when HC adsorbed on the zeolite is released, and the amount of HC emission when the hydrated alumina binder is used is small. This is probably because the amount of HC released after the activity of the Pd catalyst was increased increased, and the amount of HC released from the zeolite and purified by the Pd catalyst was increased.
[0045]
<Influence of binder of Pd catalyst layer>
Next, hydrated alumina is adopted as the binder for the Ag zeolite layer, and a catalyst using hydrated alumina and a catalyst using zirconia are prepared as the binder for the Pd catalyst layer. The test catalyst is shown in FIG. The amount of HC discharged through the catalyst after being accommodated in the catalyst container 8 of the exhaust pipe 7 was measured and compared. Both test catalysts have the same configuration as in the previous examples except that the type of binder in the Pd catalyst layer is different. The test vehicle used was a vehicle different from the previous HC emission measurement test.
[0046]
As for the three-way catalyst 6, the number of cells per cross-sectional area of about 6.45 cm 2 (1 square inch) is 600, the wall thickness separating adjacent cells is about 0.10 mm (4 millimeters), and the capacity A 1.0 L cordierite honeycomb carrier was employed, and a catalyst layer in which Pt, Pd and Rh were supported on activated alumina was formed on the carrier. These noble metals were made to have a mass ratio of Pt: Pd: Rh = 1: 30: 2, and the total supported amount of these noble metals was 10 g / L.
[0047]
The three-way catalyst was separately subjected to bench aging (thermal degradation treatment) in advance. Further, the aging of the HC adsorption catalyst is performed in a temperature state (15 minutes) at a maximum of 880 ° C. with respect to the HC adsorption catalyst after being incorporated in the exhaust passage of the engine as shown in FIG. The engine was operated so that 25 thermal cycles were alternately repeated for 45 minutes). Thereafter, a three-way catalyst was combined with the HC adsorption catalyst, and the HC emission amount was measured.
[0048]
The result is shown in FIG. In the case of 0 to 51 seconds when the exhaust gas temperature is low, no difference is observed in the HC emission amount as in the case of FIG. However, during 51 to 125 seconds when the exhaust gas temperature is high, the catalyst using the zirconia binder has less HC emission than the catalyst using the hydrated alumina binder. This is presumably because the Pd catalyst layer partially peeled off when using the hydrated alumina binder. It should be noted that there is no difference in the results for 0 to 51 seconds when HC is adsorbed on zeolite during this period, and whether or not the Pd catalyst layer has peeled has a substantial effect on HC adsorption. This is because there is not.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an arrangement of an exhaust gas purifying catalyst in a vehicle engine according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an exhaust gas purifying catalyst structure according to the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the HC adsorption / release characteristics when a hydrated alumina binder is used as the binder of the Ag zeolite layer.
FIG. 4 is a graph showing HC adsorption / release characteristics when a zirconia binder is used as a binder of an Ag zeolite layer.
FIG. 5 is a graph showing the effect of the difference in the binder of the Ag zeolite layer on the HC emission amount examined with an actual vehicle.
FIG. 6 is a graph showing the effect of the difference in the binder of the Pd catalyst layer on the HC emission amount examined with an actual vehicle.
7A is a micrograph of a part of a fresh exhaust gas purifying catalyst, and FIG. 7B is the same photo after heat aging treatment.
[Explanation of symbols]
1 Engine 2 Intake passage 3 Exhaust passage 6 Three-case catalyst 9 Adsorption catalyst 10 Carrier 11 Ag zeolite layer 12 Pd catalyst layer

Claims (6)

車両用エンジンの排気通路に配置され、Ag、第1サポート材及び第1バインダを有する第1層と、Pd、第2サポート材及び第2バインダを有する第2層とが担体上に層状に形成されている排気ガス浄化用触媒であって、
上記第1バインダがアルミナバインダであり、上記第2バインダがジルコニアバインダであることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
A first layer having Ag, a first support material and a first binder, and a second layer having Pd, a second support material and a second binder are formed in layers on the carrier , arranged in the exhaust passage of the vehicle engine. An exhaust gas purifying catalyst,
The exhaust gas purifying catalyst, wherein the first binder is an alumina binder and the second binder is a zirconia binder.
請求項1に記載の排気ガス浄化用触媒において、
上記第1サポート材が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。
The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1,
The exhaust gas purifying catalyst, wherein the first support material is zeolite.
請求項2に記載の排気ガス浄化用触媒において、
上記第2サポート材が活性アルミナ及びセリウムとプラセオジウムとの複酸化物であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
The exhaust gas purifying catalyst according to claim 2,
The exhaust gas purifying catalyst, wherein the second support material is activated alumina and a double oxide of cerium and praseodymium.
請求項3に記載の排気ガス浄化用触媒において、
上記担体1L当たりのAgの担持量が7g以上であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
The exhaust gas purifying catalyst according to claim 3,
An exhaust gas purifying catalyst, wherein the amount of Ag supported per liter of the carrier is 7 g or more.
請求項3に記載の排気ガス浄化用触媒において、
上記第1層と第2層とは、上記第1層が内側になり、第2層が外側になるように上記担体上に層状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。
The exhaust gas purifying catalyst according to claim 3,
The exhaust gas purifying catalyst, wherein the first layer and the second layer are supported on the carrier in layers so that the first layer is on the inside and the second layer is on the outside.
Ag、第1サポート材及び第1バインダを有する第1層と、Pd、第2サポート材及び第2バインダを有する第2層とが担体上に層状に形成されている排気ガス浄化用触媒の製造方法であって、
上記第1バインダとしてアルミナバインダを用いて上記第1層を形成し、上記第2バインダとしてジルコニアバインダを用いて上記第2層を形成することを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法。
Production of an exhaust gas purifying catalyst in which a first layer having Ag, a first support material and a first binder, and a second layer having Pd, a second support material and a second binder are formed in layers on the carrier. A method,
A method for producing an exhaust gas purifying catalyst, wherein the first layer is formed using an alumina binder as the first binder, and the second layer is formed using a zirconia binder as the second binder.
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