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JP7319293B2 - Exhaust gas purification catalyst and its manufacturing method - Google Patents
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Description

本発明は、排ガス浄化触媒及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst and a method for producing the same.

内燃機関から排出される排ガスには、炭素を主成分とする粒子状物質(PM)、不燃成分からなるアッシュなどが含まれ、大気汚染の原因となることが知られている。従来より、ガソリンエンジンよりも比較的に粒子状物質を排出しやすいディーゼルエンジンでは、粒子状物質の排出量が厳しく規制されていたが、近年、ガソリンエンジンにおいても粒子状物質の排出量の規制が強化されつつある。 Exhaust gases emitted from internal combustion engines contain particulate matter (PM) mainly composed of carbon, ash composed of incombustible components, and the like, and are known to cause air pollution. In the past, diesel engines, which emit more particulate matter than gasoline engines, were subject to strict regulations on emissions of particulate matter. being strengthened.

粒子状物質の排出量を低減するための手段としては、内燃機関の排ガス通路に粒子状物質を堆積させ捕集することを目的としたパティキュレートフィルタを設ける方法が知られている。特に、近年では、搭載スペースの省スペース化等の観点から、粒子状物質の排出抑制と、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)及び窒素酸化物(NOx)等の有害成分の除去を同時に行うために、パティキュレートフィルタに触媒スラリーを塗工し、これを焼成することで触媒層を設けることが検討されている。 As means for reducing the emission of particulate matter, there is known a method of providing a particulate filter for the purpose of accumulating and collecting particulate matter in an exhaust gas passage of an internal combustion engine. In particular, in recent years, from the viewpoint of space saving, etc., efforts have been made to reduce emissions of particulate matter and remove harmful components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC) and nitrogen oxides (NOx). In order to do so at the same time, it has been considered to provide a catalyst layer by applying a catalyst slurry to a particulate filter and then calcining it.

排ガス導入側の端部が開口した導入側セルと、該導入側セルに隣接し排ガス排出側の端部が開口した排出側セルとが、多孔質の隔壁により画定されたウォールフロー型基材を備えるパティキュレートフィルタに対して、このような触媒層を形成する方法としては、スラリーの粘度や固形分率などの性状を調整し、導入側セル又は排出側セルの一方を加圧して、導入側セルと排出側セルに圧力差を生じさせることにより、触媒スラリーの隔壁内への浸透を調整する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A wall-flow type substrate in which an introduction-side cell having an open end on the exhaust gas introduction side and an exhaust-side cell adjacent to the introduction-side cell and having an open end on the exhaust gas discharge side are defined by porous partition walls. As a method of forming such a catalyst layer on the particulate filter provided, the properties of the slurry such as viscosity and solid content are adjusted, and one of the inlet-side cells or the outlet-side cells is pressurized to form the inlet-side A known method is to adjust the permeation of the catalyst slurry into the partition walls by creating a pressure difference between the cells and the discharge-side cells (see, for example, Patent Document 1).

WO2016/060048WO2016/060048

特許文献1に記載されるようなパティキュレートフィルタは、粒子状物質の除去の観点からウォールフロー型構造を有し、排ガスが隔壁の気孔内を通過するように構成される。しかしながら、スス捕集性能、圧力損失、及び排ガス浄化性能に関して、依然として改善の余地がある。 A particulate filter as described in Patent Document 1 has a wall-flow structure from the viewpoint of removing particulate matter, and is configured so that exhaust gas passes through the pores of the partition wall. However, there is still room for improvement in terms of soot collection performance, pressure loss, and exhaust gas purification performance.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、NOx浄化性能が高められた排ガス浄化触媒及びその製造方法を提供することにある。なお、ここでいう目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも、本発明の他の目的として位置づけることができる。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification catalyst with improved NOx purification performance and a method for producing the same. It is to be noted that the present invention is not limited to the purpose described here, and that it is a function and effect derived from each configuration shown in the mode for carrying out the invention described later, and a function and effect that cannot be obtained by the conventional technology can be achieved. It can be positioned as another purpose.

本発明者らは、浄化性能の向上方法について鋭意検討を重ねた。その結果、触媒層が形成された隔壁の延伸方向における細孔径を調整することにより上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下に示す種々の具体的態様を提供する。 The present inventors have extensively studied methods for improving purification performance. As a result, the inventors have found that the above problems can be solved by adjusting the pore size in the extending direction of the partition walls on which the catalyst layer is formed, and have completed the present invention. That is, the present invention provides various specific aspects shown below.

〔1〕
内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化触媒であって、
排ガス導入側の端部が開口した導入側セルと、該導入側セルに隣接し排ガス排出側の端部が開口した排出側セルとが、多孔質の隔壁により画定されたウォールフロー型基材と、
前記隔壁内に形成された触媒層と、を有し、
前記触媒層が、前記排ガス導入側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成される第1領域と、前記排ガス排出側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成される第2領域と、前記第1領域と前記第2領域とが重なる第3領域と、を有し、
前記第3領域の細孔分布から算出される細孔径Dmidに対する前記第1領域の細孔分布から算出される細孔径Dinの比(Din/Dmid)が、1.2以上であり、
前記細孔径Dmidに対する前記第2領域の細孔分布から算出される細孔径Doutの比(Dout/Dmid)が、1.2以上である、
排ガス浄化触媒。
〔2〕
前記第3領域の細孔分布から算出される細孔径1μm以上の細孔容積Vmidに対する前記第1領域の細孔分布から算出される細孔径1μm以上の細孔容積Vinの比(Vin/Vmid)が、1.3以上であり、
前記細孔容積Vmidに対する前記第2領域の細孔分布から算出される細孔径1μm以上の細孔容積Voutの比(Vout/Vmid)が、1.3以上である、
〔1〕に記載の排ガス浄化触媒。
〔3〕
前記細孔径Din又は前記細孔径Doutと、前記細孔径Dmidとの差が、それぞれ、2.5~10μmである、
〔1〕又は〔2〕に記載の排ガス浄化触媒。
〔4〕
前記第1領域が、Pdを含む、
〔1〕~〔3〕のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
〔5〕
前記第2領域が、Rhを含む、
〔4〕に記載の排ガス浄化触媒。
〔6〕
前記第1領域が、Rhを含む、
〔1〕~〔3〕のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
〔7〕
前記第2領域が、Pdを含む、
〔6〕に記載の排ガス浄化触媒。
〔8〕
前記触媒層が、前記隔壁の厚さ方向において、前記導入側セル側のセル壁面から前記排出側セル側のセル壁面にかけて形成されている、
〔1〕~〔7〕のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
〔9〕
前記第3領域の形成範囲が、前記隔壁の延伸方向の全長100%に対して、2~20%である、
〔1〕~〔8〕のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
〔10〕
前記内燃機関が、ガソリンエンジンである、
〔1〕~〔9〕のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
〔11〕
内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化触媒の製造方法であって、
排ガス導入側の端部が開口した導入側セルと、該導入側セルに隣接し排ガス排出側の端部が開口した排出側セルとが、多孔質の隔壁により画定されたウォールフロー型基材を準備する工程と、
前記ウォールフロー型基材の前記隔壁内の気孔表面上の少なくとも一部に、触媒スラリーを塗工して、触媒層を形成する触媒層形成工程と、を有し、
該触媒層形成工程において、
前記排ガス導入側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成される第1領域と、前記排ガス排出側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成される第2領域と、前記第1領域と前記第2領域とが重なる第3領域と、を有し、前記第3領域の細孔分布から算出される細孔径Dmidに対する前記第1領域の細孔分布から算出される細孔径Dinの比(Din/Dmid)が、1.2以上であり、前記細孔径Dmidに対する前記第2領域の細孔分布から算出される細孔径Doutの比(Dout/Dmid)が、1.2以上である前記触媒層を有する前記排ガス浄化触媒を製造する、
排ガス浄化触媒の製造方法。
[1]
An exhaust gas purification catalyst for purifying exhaust gas emitted from an internal combustion engine,
a wall-flow type substrate in which an introduction-side cell having an open end on the exhaust gas introduction side and an exhaust-side cell adjacent to the introduction-side cell and having an open end on the exhaust gas discharge side are defined by porous partition walls; ,
a catalyst layer formed in the partition wall;
The catalyst layer has a first region formed along the extending direction of the partition wall from the exhaust gas introduction side end, and a second region formed along the extending direction of the partition wall from the exhaust gas discharge side end. and a third region where the first region and the second region overlap,
The ratio (D in / D mid ) of the pore diameter D in calculated from the pore distribution of the first region to the pore diameter D mid calculated from the pore distribution of the third region is 1.2 or more. ,
The ratio of the pore diameter D out calculated from the pore distribution of the second region to the pore diameter D mid (D out /D mid ) is 1.2 or more.
Exhaust gas purification catalyst.
[2]
The ratio of the pore volume V in with a pore diameter of 1 μm or more calculated from the pore distribution of the first region to the pore volume V mid with a pore diameter of 1 μm or more calculated from the pore distribution of the third region (V in /V mid ) is 1.3 or more,
The ratio of the pore volume V out with a pore diameter of 1 μm or more calculated from the pore distribution of the second region to the pore volume V mid (V out /V mid ) is 1.3 or more.
The exhaust gas purifying catalyst according to [1].
[3]
The difference between the pore diameter D in or the pore diameter D out and the pore diameter D mid is 2.5 to 10 μm, respectively.
The exhaust gas purifying catalyst according to [1] or [2].
[4]
wherein the first region contains Pd;
The exhaust gas purifying catalyst according to any one of [1] to [3].
[5]
wherein the second region contains Rh;
The exhaust gas purifying catalyst according to [4].
[6]
wherein the first region contains Rh;
The exhaust gas purifying catalyst according to any one of [1] to [3].
[7]
wherein the second region contains Pd;
The exhaust gas purifying catalyst according to [6].
[8]
The catalyst layer is formed from the cell wall surface on the inlet side cell side to the cell wall surface on the discharge side cell side in the thickness direction of the partition wall.
The exhaust gas purification catalyst according to any one of [1] to [7].
[9]
The formation range of the third region is 2 to 20% with respect to 100% of the total length in the extending direction of the partition wall.
The exhaust gas purifying catalyst according to any one of [1] to [8].
[10]
wherein the internal combustion engine is a gasoline engine;
The exhaust gas purifying catalyst according to any one of [1] to [9].
[11]
A method for producing an exhaust gas purifying catalyst for purifying exhaust gas emitted from an internal combustion engine, comprising:
A wall-flow type substrate in which an introduction-side cell having an open end on the exhaust gas introduction side and an exhaust-side cell adjacent to the introduction-side cell and having an open end on the exhaust gas discharge side are defined by porous partition walls. the process of preparing,
a catalyst layer forming step of forming a catalyst layer by applying a catalyst slurry to at least a portion of the pore surfaces in the partition walls of the wall-flow type substrate;
In the catalyst layer forming step,
A first region formed along the extending direction of the partition wall from the end on the exhaust gas introduction side, a second region formed along the extending direction of the partition wall from the end on the exhaust gas discharge side, and the second region A third region in which the first region and the second region overlap, and the pore diameter calculated from the pore distribution of the first region with respect to the pore diameter D mid calculated from the pore distribution of the third region The ratio of D in (D in /D mid ) is 1.2 or more, and the ratio of the pore diameter D out calculated from the pore size distribution of the second region to the pore diameter D mid (D out /D mid ) is 1.2 or more to produce the exhaust gas purification catalyst having the catalyst layer,
A method for producing an exhaust gas purification catalyst.

本発明によれば、NOx浄化性能が高められた排ガス浄化触媒及びその製造方法を提供することができる。そして、この排ガス浄化触媒は、触媒を担持したガソリンパティキュレートフィルタ(GPF)として有効に利用することができ、このようなパティキュレートフィルタを搭載した排ガス処理システムの一層の高性能化が図られる。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purification catalyst with improved NOx purification performance and a method for producing the same. This exhaust gas purifying catalyst can be effectively used as a catalyst-carrying gasoline particulate filter (GPF), and the performance of an exhaust gas treatment system equipped with such a particulate filter can be further improved.

本実施形態の排ガス浄化触媒の一態様を模式的に示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows typically one aspect|mode of the exhaust gas purification catalyst of this embodiment. 実施例及び比較例における、NOx浄化性能を示すグラフである。4 is a graph showing NOx purification performance in Examples and Comparative Examples. 実施例及び比較例における、NOx浄化性能とスス捕集率とのバランスを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the balance between NOx purification performance and soot collection rate in Examples and Comparative Examples.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の実施の形態は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。なお、本明細書において、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。本明細書において、「細孔径」とは、細孔径の頻度分布(以下、細孔分布ともいう。)における出現比率がもっとも大きい径(モード径:分布の極大値)をいう。また、本明細書において、「~」を用いてその前後に数値又は物性値を挟んで表現する場合、その前後の値を含むものとして用いる。例えば「1~100」との数値範囲の表記は、その下限値「1」及び上限値「100」の双方を包含するものとする。また、他の数値範囲の表記も同様である。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The following embodiments are examples (representative examples) of embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these. In addition, the present invention can be arbitrarily changed and implemented without departing from the gist thereof. In this specification, the positional relationships such as up, down, left, and right are based on the positional relationships shown in the drawings unless otherwise specified. Also, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios. As used herein, the term "pore diameter" refers to the diameter (mode diameter: maximal value of distribution) with the highest appearance ratio in the frequency distribution of pore diameters (hereinafter also referred to as pore distribution). In addition, in this specification, when a numerical value or physical property value is sandwiched before and after the "~", it is used to include the values before and after it. For example, the notation of a numerical range of "1 to 100" includes both the lower limit of "1" and the upper limit of "100". The same applies to the notation of other numerical ranges.

[排ガス浄化触媒]
本実施形態の排ガス浄化触媒は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化触媒100であって、排ガス導入側の端部11aが開口した導入側セル11と、該導入側セルに隣接し排ガス排出側の端部12aが開口した排出側セル12とが、多孔質の隔壁13により画定されたウォールフロー型基材10と、隔壁13内に形成された触媒層21と、を有し、前記触媒層が、前記排ガス導入側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成される第1領域と、前記排ガス排出側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成される第2領域と、前記第1領域と前記第2領域とが重なる第3領域と、を有し、前記第3領域の細孔分布から算出される細孔径Dmidに対する前記第1領域の細孔分布から算出される細孔径Dinの比(Din/Dmid)が、1.2以上であり、前記細孔径Dmidに対する前記第2領域の細孔分布から算出される細孔径Doutの比(Dout/Dmid)が、1.2以上であることを特徴とする。
[Exhaust gas purification catalyst]
The exhaust gas purifying catalyst of the present embodiment is an exhaust gas purifying catalyst 100 for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and includes an introduction side cell 11 having an open end portion 11a on the exhaust gas introduction side, and an introduction side cell 11 adjacent to the introduction side cell. The discharge-side cell 12 having an open end 12a on the exhaust gas discharge side has a wall flow type substrate 10 defined by a porous partition wall 13, and a catalyst layer 21 formed in the partition wall 13, The catalyst layer has a first region formed along the extending direction of the partition wall from the exhaust gas introduction side end, and a second region formed along the extending direction of the partition wall from the exhaust gas discharge side end. and a third region where the first region and the second region overlap, and from the pore distribution of the first region with respect to the pore diameter D mid calculated from the pore distribution of the third region The ratio (D in /D mid ) of the calculated pore diameter D in is 1.2 or more, and the ratio of the pore diameter D out calculated from the pore distribution of the second region to the pore diameter D mid ( D out /D mid ) is 1.2 or more.

以下、図1に示す、本実施形態の排ガス浄化触媒を模式的に示す断面図を参照しつつ、各構成について説明する。本実施形態の排ガス浄化触媒はウォールフロー型構造を有する。このような構造を有する排ガス浄化触媒100では、内燃機関から排出される排ガスが、排ガス導入側の端部11a(開口)から導入側セル11内へと流入し、隔壁13の気孔内を通過して隣接する排出側セル12内へ流入し、排ガス排出側の端部12a(開口)から流出する。この過程において、隔壁13の気孔内を通り難い粒子状物質(PM)は、一般に、導入側セル11内の隔壁13上及び/又は隔壁13の気孔内に堆積し、堆積した粒子状物質は、触媒層21の触媒機能によって、或いは所定の温度(例えば500~700℃程度)で燃焼し、除去される。また、排ガスは、隔壁13の気孔内に形成された触媒層21と接触し、これによって排ガスに含まれる一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)は水(HO)や二酸化炭素(CO)などへ酸化され、窒素酸化物(NOx)は窒素(N)へ還元され、有害成分が浄化(無害化)される。なお、本明細書においては、粒子状物質の除去及び一酸化炭素(CO)等の有害成分の浄化をまとめて「排ガス浄化性能」ともいう。以下、各構成についてより詳細に説明する。Hereinafter, each configuration will be described with reference to the cross-sectional view schematically showing the exhaust gas purifying catalyst of the present embodiment shown in FIG. The exhaust gas purifying catalyst of this embodiment has a wall-flow structure. In the exhaust gas purifying catalyst 100 having such a structure, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine flows into the inlet-side cell 11 from the end portion 11a (opening) on the exhaust gas inlet side and passes through the pores of the partition wall 13. , and flows into the adjacent discharge-side cell 12, and flows out from the end 12a (opening) on the exhaust gas discharge side. In this process, particulate matter (PM) that is difficult to pass through the pores of the partition walls 13 is generally deposited on the partition walls 13 in the inlet-side cell 11 and/or in the pores of the partition walls 13, and the deposited particulate matter is It is removed by the catalytic function of the catalyst layer 21 or by burning at a predetermined temperature (for example, about 500 to 700° C.). Further, the exhaust gas comes into contact with the catalyst layer 21 formed in the pores of the partition wall 13, whereby carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) contained in the exhaust gas are converted into water (H 2 O) and carbon dioxide ( CO 2 ) and the like, nitrogen oxides (NOx) are reduced to nitrogen (N 2 ), and harmful components are purified (detoxified). In this specification, removal of particulate matter and purification of harmful components such as carbon monoxide (CO) are collectively referred to as "exhaust gas purification performance". Each configuration will be described in more detail below.

(細孔径)
隔壁の延伸方向において細孔径に違いを生じさせることにより、排ガスの流れやすいところと流れにくいところが生じ、排ガスの流れを制御することができる。これにより、排ガス浄化触媒を通過する排ガスを、より効果的に触媒と接触させることができ、排ガス浄化性能の向上や、ススの捕集性能の向上が期待できる。本実施形態の排ガス浄化触媒は、排ガスの流れを制御することにより、排ガス浄化性能及びスス捕集性能を向上させるという観点から、触媒層21を、排ガス導入側の端部から隔壁の延伸方向に沿って形成される第1領域21aと、排ガス排出側の端部から隔壁の延伸方向に沿って形成される第2領域21bと、第1領域21aと第2領域21bとが重なる第3領域21cを有するように形成する。そして、第3領域21cの細孔分布から算出される細孔径Dmidを、第1領域21aの細孔分布から算出される細孔径Din及び第2領域21bの細孔分布から算出される細孔径Doutよりも、それぞれ、所定値以上小さくする。排ガスが端部11a(開口)から端部12a(開口)へ最短距離で抜けるためには隔壁中央を通過することになる。この際、第3領域21cの細孔径を第1領域21aと第2領域21bの細孔径よりも小さくし、少し排ガスを通りにくくすることで、排ガスが第1領域21aと第2領域21bにも均等にいきわたり、排ガス浄化性能及びスス捕集性能がより向上する。
(pore size)
By creating a difference in pore size in the extending direction of the partition walls, there are areas where the exhaust gas flows easily and areas where it is difficult for the exhaust gas to flow, and the flow of the exhaust gas can be controlled. As a result, the exhaust gas passing through the exhaust gas purification catalyst can be brought into contact with the catalyst more effectively, and improvement in exhaust gas purification performance and improvement in soot collection performance can be expected. In the exhaust gas purifying catalyst of the present embodiment, from the viewpoint of improving the exhaust gas purifying performance and the soot collection performance by controlling the flow of exhaust gas, the catalyst layer 21 is arranged in the extending direction of the partition wall from the end on the exhaust gas introduction side. A first region 21a formed along the first region 21a, a second region 21b formed along the extending direction of the partition wall from the end on the exhaust gas discharge side, and a third region 21c where the first region 21a and the second region 21b overlap. formed to have Then, the pore diameter D mid calculated from the pore distribution of the third region 21c is combined with the pore diameter D in calculated from the pore distribution of the first region 21a and the pore diameter D in calculated from the pore distribution of the second region 21b. Each of them is made smaller than the hole diameter D out by a predetermined value or more. In order for the exhaust gas to escape from the end portion 11a (opening) to the end portion 12a (opening) in the shortest distance, the exhaust gas must pass through the center of the partition wall. At this time, by making the pore diameter of the third region 21c smaller than the pore diameters of the first region 21a and the second region 21b to make it difficult for the exhaust gas to pass through, the exhaust gas can pass through the first region 21a and the second region 21b. It spreads evenly, and the exhaust gas purification performance and soot collection performance are further improved.

具体的には、比(Din/Dmid)は、1.2以上であり、好ましくは1.3以上であり、より好ましくは1.35以上である。また、比(Din/Dmid)の上限は、特に制限されないが、好ましくは3以下であり、より好ましくは2.8以下であり、さらに好ましくは2.5以下である。また、比(Dout/Dmid)は、1.2以上であり、好ましくは1.3以上であり、より好ましくは1.35以上である。また、比(Dout/Dmid)の上限は、特に制限されないが、好ましくは3以下であり、より好ましくは2.8以下であり、さらに好ましくは2.5以下である。比(Din/Dmid)及び比(Dout/Dmid)が、それぞれ、1.2以上であることにより、延伸方向において排ガスの流れが一様となり、排ガス浄化性能及びスス捕集性能がより向上する。また、比(Din/Dmid)及び比(Dout/Dmid)が、それぞれ、3以下であることにより、隔壁の中央領域である第3領域21c及びその付近への排ガスの流入が阻害されすぎることにより、かえって排ガス浄化性能及びスス捕集性能が低下することを抑制することができる。Specifically, the ratio (D in /D mid ) is 1.2 or more, preferably 1.3 or more, and more preferably 1.35 or more. The upper limit of the ratio (D in /D mid ) is not particularly limited, but is preferably 3 or less, more preferably 2.8 or less, and still more preferably 2.5 or less. Also, the ratio (D out /D mid ) is 1.2 or more, preferably 1.3 or more, more preferably 1.35 or more. The upper limit of the ratio (D out /D mid ) is not particularly limited, but is preferably 3 or less, more preferably 2.8 or less, and still more preferably 2.5 or less. When the ratio (D in /D mid ) and ratio (D out /D mid ) are respectively 1.2 or more, the flow of exhaust gas becomes uniform in the stretching direction, and the exhaust gas purification performance and soot collection performance are improved. improve more. In addition, when the ratio (D in /D mid ) and the ratio (D out /D mid ) are each 3 or less, the inflow of exhaust gas into and around the third region 21c, which is the central region of the partition wall, is inhibited. Excessive addition can rather suppress deterioration of the exhaust gas purification performance and the soot collection performance.

第1領域21aの細孔径は、好ましくは12~16μmであり、より好ましくは12.5~15μmであり、さらに好ましくは13~14.5μmである。また、第3領域21cの細孔径は、好ましくは4~13μmであり、より好ましくは5~11.5μmであり、さらに好ましくは7~10.5μmである。さらに、第2領域21bの細孔径は、好ましくは12~16μmであり、より好ましくは12.5~15μmであり、さらに好ましくは13~14.5μmである。各々の細孔径が上記範囲内であることにより、排ガス浄化性能及びスス捕集性能がより向上する傾向にある。 The pore diameter of the first region 21a is preferably 12-16 μm, more preferably 12.5-15 μm, and even more preferably 13-14.5 μm. Also, the pore diameter of the third region 21c is preferably 4 to 13 μm, more preferably 5 to 11.5 μm, still more preferably 7 to 10.5 μm. Furthermore, the pore diameter of the second region 21b is preferably 12-16 μm, more preferably 12.5-15 μm, and still more preferably 13-14.5 μm. When each pore diameter is within the above range, the exhaust gas purification performance and the soot collection performance tend to be further improved.

上記観点から、第1領域21aの細孔径Din又は第2領域21bの細孔径Doutと、第3領域21cの細孔径Dmidとの差は、それぞれ、好ましくは2.5~10μmであり、より好ましくは3~8μmであり、さらに好ましくは3~6μmである。From the above viewpoint, the difference between the pore diameter D in of the first region 21a or the pore diameter D out of the second region 21b and the pore diameter D mid of the third region 21c is preferably 2.5 to 10 μm. , more preferably 3 to 8 μm, still more preferably 3 to 6 μm.

第1領域21aの細孔径Din、第2領域21bの細孔径Dout、及び第3領域21cの細孔径Dmidを測定するためのサンプルは、第1領域21a、第2領域21b、及び第3領域21cの、隔壁13の延伸方向におけるそれぞれ真ん中に位置する部分から採取する。例えば、ウォールフロー型基材10の延伸方向の全長L(隔壁13の延伸方向の全長)を100%としたとき、第1領域21a及び第2領域21bが排ガス導入側及び排出側の端部11a,12aからそれぞれ40%の長さで形成されており、第3領域21cが第1領域21a及び第2領域21bの間、すなわちウォールフロー型基材10の延伸方向の中央の20%の領域に形成されているような排ガス浄化触媒を想定する。このような排ガス浄化触媒の場合は、第1領域21aの細孔径Din及び第2領域21bの細孔径Doutを測定するためのサンプルは、排ガス導入側及び排出側の端部11a,12aからそれぞれ20%(=40%/2)に位置する部分から採取し、第3領域21cの細孔径Dmidを測定するためのサンプルは、排ガス導入側の端部11aから50%(=40%+20%/2)に位置する部分から採取する。Samples for measuring the pore diameter D in of the first region 21a, the pore diameter D out of the second region 21b, and the pore diameter D mid of the third region 21c are the first region 21a, the second region 21b, and the Samples are taken from the middle portions of the three regions 21 c in the extending direction of the partition wall 13 . For example, when the total length L W in the extending direction of the wall-flow type substrate 10 (the total length in the extending direction of the partition wall 13) is 100%, the first region 21a and the second region 21b are ends on the exhaust gas introduction side and the exhaust side. The third region 21c is formed between the first region 21a and the second region 21b, that is, the central 20% region in the extending direction of the wall flow type substrate 10. Assume an exhaust gas purifying catalyst such as that formed in In the case of such an exhaust gas purifying catalyst, a sample for measuring the pore diameter D in of the first region 21a and the pore diameter D out of the second region 21b is The sample for measuring the pore diameter Dmid of the third region 21c, which is taken from each portion positioned at 20% (=40%/2), is 50% (=40%+20%) from the end portion 11a on the exhaust gas introduction side. %/2).

第1領域21a、第2領域21b、及び第3領域21cの形成される範囲は特に制限されない。例えば、第1領域21a及び第2領域21bが排ガス導入側及び排出側の端部11a,12aからそれぞれ同程度の塗工長さで形成され、第3領域21cが隔壁13の延伸方向において中心に位置するような態様、第1領域21aの塗工長さが第2領域21bの塗工長さよりも短く、第3領域21cが隔壁13の中心よりも排ガス導入側の端部11a寄りに位置するような態様、第2領域21bの塗工長さが第1領域21aの塗工長さよりも短く、第3領域21cが隔壁13の中心よりも排ガス排出側の端部12a寄りに位置するような態様など、いずれであってもよい。 The ranges in which the first region 21a, the second region 21b, and the third region 21c are formed are not particularly limited. For example, the first region 21a and the second region 21b are formed with approximately the same coating length from the ends 11a and 12a on the exhaust gas introduction side and the discharge side, respectively, and the third region 21c is formed in the center in the extending direction of the partition wall 13. The coating length of the first region 21a is shorter than the coating length of the second region 21b, and the third region 21c is located closer to the end 11a on the exhaust gas introduction side than the center of the partition wall 13. In such a mode, the coating length of the second region 21b is shorter than the coating length of the first region 21a, and the third region 21c is located closer to the end 12a on the exhaust gas discharge side than the center of the partition wall 13. It may be in any form.

具体的には、隔壁13の延伸方向(長さ方向)において、第1領域21aが形成されている範囲L(塗工長さ)は、ウォールフロー型基材10の延伸方向の全長Lw(隔壁13の延伸方向の全長)を100%として、好ましくは20~80%であり、より好ましくは25~75%であり、さらに好ましくは30~70%である。また。第2領域21bが形成されている範囲L(塗工長さ)は、ウォールフロー型基材10の延伸方向の全長LW(隔壁13の延伸方向の全長)を100%として、好ましくは20~80%であり、より好ましくは25~75%であり、さらに好ましくは30~70%である。さらに、第3領域21cが形成されている範囲L(塗工長さ)は、ウォールフロー型基材10の延伸方向の全長Lw(隔壁13の延伸方向の全長)を100%として、好ましくは1~35%であり、より好ましくは3~25%であり、さらに好ましくは5~15%である。Specifically, in the extending direction (longitudinal direction) of the partition wall 13, the range L 1 (coating length) in which the first region 21a is formed is the total length Lw ( It is preferably 20 to 80%, more preferably 25 to 75%, and still more preferably 30 to 70% when the total length in the extending direction of the partition walls 13) is taken as 100%. again. The range L 2 (coating length) in which the second region 21b is formed is preferably 20% of the total length L W in the extending direction of the wall-flow type substrate 10 (the total length in the extending direction of the partition walls 13). ~80%, more preferably 25-75%, still more preferably 30-70%. Furthermore, the range L 3 (coating length) in which the third region 21c is formed is preferably It is 1 to 35%, more preferably 3 to 25%, still more preferably 5 to 15%.

触媒層21が、隔壁13の厚さ方向において、導入側セル11側のセル壁面から排出側セル12側のセル壁面にかけて形成されており、また、触媒層21が、隔壁13の厚さ方向において、導入側セル11側又は排出側セル12側に偏在していないことが好ましい。これにより、圧力損失を向上させることなく、スス捕集性能及び排ガス浄化性能をより向上させることができる。なお、「偏在」とは、隔壁13の壁厚Twとしたとき、導入側セル11側又は排出側セル12側のセル壁面からTw*5/10までの深さ領域T1に、触媒層21の総質量の60%以上が存在することをいう。 The catalyst layer 21 is formed from the cell wall surface on the inlet side cell 11 side to the cell wall surface on the discharge side cell 12 side in the thickness direction of the partition wall 13 . , the inlet-side cell 11 side or the outlet-side cell 12 side. As a result, the soot collection performance and the exhaust gas purification performance can be further improved without increasing the pressure loss. In addition, "unevenly distributed" means that, when the wall thickness of the partition wall 13 is Tw, the catalyst layer 21 is formed in the depth region T1 from the cell wall surface on the inlet side cell 11 side or the discharge side cell 12 side to Tw*5/10. The presence of 60% or more of the total mass.

(細孔容積)
細孔径と同様の観点から、第3領域21cの細孔分布から算出される細孔径1μm以上の細孔容積Vmidを、第1領域21aの細孔分布から算出される細孔径1μm以上の細孔容積Vin及び第2領域21bの細孔分布から算出される細孔径1μm以上の細孔容積Voutよりも、それぞれ、所定値以上の大きくする。
(pore volume)
From the same point of view as the pore diameter, the pore volume V mid with a pore diameter of 1 μm or more calculated from the pore distribution of the third region 21c is replaced by the pore volume V mid of a pore diameter of 1 μm or more calculated from the pore distribution of the first region 21a. The pore volume V in and the pore volume V out with a pore diameter of 1 μm or more calculated from the pore distribution of the second region 21b are each made larger by a predetermined value or more.

具体的には、比(Vin/Vmid)は、好ましくは1.3以上であり、より好ましくは1.35以上であり、さらに好ましくは1.37以上である。また、比(Vin/Vmid)の上限は、特に制限されないが、好ましくは2以下であり、より好ましくは1.8以下であり、さらに好ましくは1.6以下である。また、比(Vout/Vmid)は、好ましくは1.3以上であり、より好ましくは1.35以上であり、さらに好ましくは1.37以上である。また、比(Vout/Vmid)の上限は、特に制限されないが、好ましくは2以下であり、より好ましくは1.8以下であり、さらに好ましくは1.6以下である。比(Vin/Vmid)及び比(Vout/Vmid)が、それぞれ、1.3以上であることにより、延伸方向において排ガスの流れが一様となり、排ガス浄化性能及びスス捕集性能がより向上する。また、比(Vin/Vmid)及び比(Vout/Vmid)が、それぞれ、2以下であることにより、第3領域21cへの排ガスの流入が阻害されすぎることにより、かえって排ガス浄化性能及びスス捕集性能が低下することを抑制することができる。Specifically, the ratio (V in /V mid ) is preferably 1.3 or more, more preferably 1.35 or more, and still more preferably 1.37 or more. The upper limit of the ratio (V in /V mid ) is not particularly limited, but is preferably 2 or less, more preferably 1.8 or less, and still more preferably 1.6 or less. Also, the ratio (V out /V mid ) is preferably 1.3 or more, more preferably 1.35 or more, and still more preferably 1.37 or more. The upper limit of the ratio (V out /V mid ) is not particularly limited, but is preferably 2 or less, more preferably 1.8 or less, and even more preferably 1.6 or less. When the ratio (V in /V mid ) and ratio (V out /V mid ) are respectively 1.3 or more, the flow of exhaust gas becomes uniform in the stretching direction, and the exhaust gas purification performance and soot collection performance are improved. improve more. In addition, when the ratio (V in /V mid ) and the ratio (V out /V mid ) are each 2 or less, the inflow of exhaust gas into the third region 21c is excessively inhibited, so that the exhaust gas purification performance is rather reduced. And it is possible to suppress the deterioration of the soot collection performance.

第1領域21aの1μm以上の細孔容積は、好ましくは0.30~0.60cc/gであり、より好ましくは0.35~0.55cc/gであり、さらに好ましくは0.40~0.50cc/gである。また、第3領域21cの細孔径は、好ましくは0.20~0.45cc/gであり、より好ましくは0.25~0.40cc/gであり、さらに好ましくは0.30~0.35cc/gである。さらに、第2領域21bの細孔径は、好ましくは0.30~0.60cc/gであり、より好ましくは0.35~0.55cc/gであり、さらに好ましくは0.40~0.50cc/gである。各々の1μm以上の細孔容積が上記範囲内であることにより、スス捕集性能及び排ガス浄化性能がより向上する傾向にある。 The pore volume of 1 μm or more in the first region 21a is preferably 0.30 to 0.60 cc/g, more preferably 0.35 to 0.55 cc/g, still more preferably 0.40 to 0.40 cc/g. .50 cc/g. Also, the pore diameter of the third region 21c is preferably 0.20 to 0.45 cc/g, more preferably 0.25 to 0.40 cc/g, still more preferably 0.30 to 0.35 cc. /g. Furthermore, the pore diameter of the second region 21b is preferably 0.30 to 0.60 cc/g, more preferably 0.35 to 0.55 cc/g, still more preferably 0.40 to 0.50 cc. /g. When the pore volume of 1 μm or more is within the above range, the soot trapping performance and the exhaust gas purification performance tend to be further improved.

なお、第1領域21a、第3領域21c、及び第2領域21bの各細孔径及び細孔容積は、下記実施例に記載の条件において水銀圧入法により算出される値を意味する。 The pore diameters and pore volumes of the first region 21a, the third region 21c, and the second region 21b mean values calculated by a mercury intrusion method under the conditions described in the examples below.

第1領域21a、第3領域21c、及び第2領域21bの各細孔径及び細孔容積を所定の範囲に調整する方法としては、特に制限されないが、例えば、第3領域21cに形成する触媒層の厚さを厚くすることなどが考えられる。 The method for adjusting the pore diameter and pore volume of the first region 21a, the third region 21c, and the second region 21b to a predetermined range is not particularly limited, but for example, a catalyst layer formed in the third region 21c It is conceivable to increase the thickness of the

(基材)
ウォールフロー型基材10は、排ガス導入側の端部11aが開口した導入側セル11と、該導入側セル11に隣接し排ガス排出側の端部12aが開口した排出側セル12とが、多孔質の隔壁13によって仕切られているウォールフロー型構造を有する。
(Base material)
The wall-flow type substrate 10 includes an introduction-side cell 11 having an open end 11a on the exhaust gas introduction side and a discharge-side cell 12 adjacent to the introduction-side cell 11 and having an open end 12a on the exhaust gas discharge side. It has a wall-flow structure separated by a thin partition 13 .

基材10としては、従来のこの種の用途に用いられる種々の材質及び形体のものが使用可能である。例えば、基材の材質は、内燃機関が高負荷条件で運転された際に生じる高温(例えば400℃以上)の排ガスに曝された場合や、粒子状物質を高温で燃焼除去する場合などにも対応可能なように、耐熱性素材からなるものが好ましい。耐熱性素材としては、例えば、コージェライト、ムライト、チタン酸アルミニウム、及び炭化ケイ素(SiC)等のセラミック;ステンレス鋼などの合金が挙げられる。また、基材の形体は、排ガス浄化性能及び圧力損失上昇抑制等の観点から適宜調整することが可能である。例えば、基材の外形は、円筒形状、楕円筒形状、又は多角筒形状等とすることができる。また、組み込む先のスペースなどにもよるが、基材の容量(セルの総体積)は、好ましくは0.1~5Lであり、より好ましくは0.5~3Lである。また、基材の延伸方向の全長(隔壁13の延伸方向の全長)は、好ましくは10~500mm、より好ましくは50~300mmである。 As the substrate 10, various materials and shapes conventionally used for this type of application can be used. For example, the material of the base material can be used when exposed to high-temperature exhaust gas (e.g., 400°C or higher) generated when an internal combustion engine is operated under high-load conditions, or when particulate matter is burned off at high temperatures. It is preferably made of a heat-resistant material so that it can be handled. Heat-resistant materials include, for example, ceramics such as cordierite, mullite, aluminum titanate, and silicon carbide (SiC); alloys such as stainless steel. Moreover, the shape of the base material can be appropriately adjusted from the viewpoint of exhaust gas purification performance, suppression of increase in pressure loss, and the like. For example, the outer shape of the substrate can be cylindrical, elliptical, or polygonal. The capacity of the substrate (the total volume of the cell) is preferably 0.1 to 5 L, more preferably 0.5 to 3 L, although it depends on the space in which it is installed. Further, the total length of the substrate in the stretching direction (the total length of the partition wall 13 in the stretching direction) is preferably 10 to 500 mm, more preferably 50 to 300 mm.

導入側セル11と排出側セル12は、筒形状の軸方向に沿って規則的に配列されており、隣り合うセル同士は延伸方向の一の開口端と他の一の開口端とが交互に封止されている。導入側セル11及び排出側セル12は、供給される排ガスの流量や成分を考慮して適当な形状および大きさに設定することができる。例えば、導入側セル11及び排出側セル12の口形状は、三角形;正方形、平行四辺形、長方形、及び台形等の矩形;六角形及び八角形等のその他の多角形;円形とすることができる。また、導入側セル11の断面積と、排出側セル12の断面積とを異ならせたHigh Ash Capacity(HAC)構造を有するものであってもよい。 The inlet-side cells 11 and the outlet-side cells 12 are regularly arranged along the axial direction of the cylindrical shape, and adjacent cells alternately have one open end and the other open end in the extending direction. Sealed. The inlet-side cell 11 and the outlet-side cell 12 can be set to an appropriate shape and size in consideration of the flow rate and components of the exhaust gas to be supplied. For example, the mouth shape of the inlet cell 11 and the outlet cell 12 can be triangular; rectangles such as squares, parallelograms, rectangles, and trapezoids; other polygons such as hexagons and octagons; and circles. . Further, it may have a High Ash Capacity (HAC) structure in which the cross-sectional area of the inlet-side cell 11 and the cross-sectional area of the discharge-side cell 12 are different.

なお、導入側セル11及び排出側セル12の個数は、排ガスの乱流の発生を促進し、かつ、排ガスに含まれる微粒子等による目詰まりを抑制できるように適宜設定することができ、特に限定されないが、好ましくは200cpsi~400cpsiである。また、隔壁13の厚み(延伸方向に直交する厚さ方向の長さ)は、好ましくは6~12milであり、より好ましくは6~10milである。 The numbers of the inlet-side cells 11 and the outlet-side cells 12 can be appropriately set so as to promote generation of turbulence in the exhaust gas and to suppress clogging due to fine particles contained in the exhaust gas. not required, but preferably between 200 cpsi and 400 cpsi. The thickness of the partition walls 13 (the length in the thickness direction orthogonal to the stretching direction) is preferably 6 to 12 mil, more preferably 6 to 10 mil.

隣り合うセル同士を仕切る隔壁13は、排ガスが通過可能な多孔質構造を有するものであれば特に制限されず、その構成については、排ガス浄化性能や圧力損失の上昇抑制、基材の機械的強度の向上等の観点から適宜調整することができる。例えば、後述する触媒スラリーを用いて該隔壁13内の気孔表面に触媒層21を形成する場合、細孔径(例えば、モード径(細孔径の頻度分布における出現比率がもっとも大きい細孔径(分布の極大値)))や細孔容積が大きい場合には、触媒層21による気孔の閉塞が生じにくく、得られる排ガス浄化触媒は圧力損失が上昇しにくいものとなる傾向にあるが、粒子状物質の捕集能力が低下し、また、基材の機械的強度も低下する傾向にある。一方で、細孔径や細孔容積が小さい場合には、圧力損失が上昇しやすいものとなるが、粒子状物質の捕集能力は向上し、基材の機械的強度も向上する傾向にある。 The partition wall 13 that partitions adjacent cells is not particularly limited as long as it has a porous structure through which exhaust gas can pass. can be appropriately adjusted from the viewpoint of improvement of For example, when the catalyst layer 21 is formed on the surface of the pores in the partition walls 13 using a catalyst slurry to be described later, the pore diameter (for example, the mode diameter (the pore diameter with the largest appearance ratio in the frequency distribution of the pore diameters (maximum of the distribution value))) and the pore volume are large, the pores are less likely to be clogged by the catalyst layer 21, and the resulting exhaust gas purification catalyst tends to be one in which the pressure loss is less likely to increase. The collection ability tends to decrease, and the mechanical strength of the substrate also tends to decrease. On the other hand, when the pore diameter and pore volume are small, the pressure loss tends to increase, but the ability to collect particulate matter improves, and the mechanical strength of the substrate tends to improve as well.

このような観点から、触媒層21を形成する前のウォールフロー型基材10の隔壁13の細孔径(モード径)は、好ましくは8~25μmであり、より好ましくは10~22μmであり、さらに好ましくは13~20μmである。また、隔壁13の気孔率は、好ましくは20~80%であり、より好ましくは40~70%であり、さらに好ましくは60~70%である。気孔率が下限以上であることにより、圧力損失の上昇がより抑制される傾向にある。また、気孔率が上限以下であることにより、基材の強度がより向上する傾向にある。なお、細孔径(モード径)、及び気孔率は、下記実施例に記載の条件において水銀圧入法により算出される値を意味する。 From this point of view, the pore diameter (mode diameter) of the partition walls 13 of the wall flow type substrate 10 before forming the catalyst layer 21 is preferably 8 to 25 μm, more preferably 10 to 22 μm, and further It is preferably 13 to 20 μm. Moreover, the porosity of the partition walls 13 is preferably 20 to 80%, more preferably 40 to 70%, and even more preferably 60 to 70%. When the porosity is equal to or higher than the lower limit, an increase in pressure loss tends to be further suppressed. Further, when the porosity is equal to or lower than the upper limit, the strength of the substrate tends to be further improved. The pore diameter (mode diameter) and porosity mean values calculated by a mercury intrusion method under the conditions described in Examples below.

(触媒層)
次に、隔壁13の気孔内に形成された触媒層21について説明する。触媒層21は、従来のこの種の用途に用いられる種々の態様のものが使用可能である。例えば、触媒層21の態様として、触媒金属粒子と担体粒子とを含む触媒スラリーを焼成してなるものが挙げ有られる。このように各種粒子を含む触媒スラリーを焼成して形成される触媒層21は、焼成により粒子同士が結着した微多孔構造を有する。
(catalyst layer)
Next, the catalyst layer 21 formed in the pores of the partition walls 13 will be described. The catalyst layer 21 can be of various forms that are conventionally used for this type of application. For example, as a mode of the catalyst layer 21, there is one formed by calcining a catalyst slurry containing catalyst metal particles and carrier particles. The catalyst layer 21 formed by firing the catalyst slurry containing various particles in this manner has a microporous structure in which the particles are bound together by firing.

触媒層21に含まれる触媒金属としては、特に制限されず、種々の酸化触媒や還元触媒として機能し得る金属種を用いることができる。例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)及びオスミウム(Os)等の白金族金属が挙げられる。このなかでも、酸化活性の観点からはパラジウム(Pd)、白金(Pt)が好ましく、還元活性の観点からはロジウム(Rh)が好ましい。本実施形態においては、上記のとおり一種以上の触媒金属を混合された状態で含有する触媒層21を有する。特に二種以上の触媒金属の併用により、異なる触媒活性を有することによる相乗的な効果が期待される。 The catalyst metal contained in the catalyst layer 21 is not particularly limited, and metal species capable of functioning as various oxidation catalysts and reduction catalysts can be used. Examples include platinum group metals such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iridium (Ir) and osmium (Os). Among these, palladium (Pd) and platinum (Pt) are preferred from the viewpoint of oxidation activity, and rhodium (Rh) is preferred from the viewpoint of reduction activity. In this embodiment, as described above, the catalyst layer 21 contains one or more catalyst metals in a mixed state. In particular, by using two or more kinds of catalytic metals in combination, a synergistic effect is expected due to having different catalytic activities.

このような触媒金属の組み合わせの態様は、特に制限されず、酸化活性に優れる二種以上の触媒金属の組み合わせ、還元活性に優れる二種以上の触媒金属の組み合わせ、酸化活性に優れる触媒金属と還元活性に優れる触媒金属の組み合わせが挙げられる。このなかでも、相乗効果の一つの態様として、酸化活性に優れる触媒金属と還元活性に優れる触媒金属の組み合わせが好ましく、Rh、Pd及びRh、または、Pt及びRhを少なくとも含む組合せがより好ましい。このような組み合わせとすることにより、排ガス浄化性能がより向上する傾向にある。 The combination of such catalyst metals is not particularly limited, and includes a combination of two or more catalyst metals with excellent oxidation activity, a combination of two or more catalyst metals with excellent reduction activity, and a combination of two or more catalyst metals with excellent oxidation activity and reduction. A combination of catalytic metals with excellent activity can be mentioned. Among these, as one aspect of the synergistic effect, a combination of a catalytic metal excellent in oxidation activity and a catalytic metal excellent in reduction activity is preferred, and a combination containing at least Rh, Pd and Rh, or Pt and Rh is more preferred. Such a combination tends to further improve exhaust gas purification performance.

なお、触媒層21が触媒金属を含有することは、排ガス浄化触媒の隔壁13の断面の走査型電子顕微鏡などにより確認することができる。具体的には、走査型電子顕微鏡の視野においてエネルギー分散型X線分析を行うことにより確認することができる。 The fact that the catalyst layer 21 contains a catalyst metal can be confirmed by using a scanning electron microscope or the like on the cross section of the partition wall 13 of the exhaust gas purifying catalyst. Specifically, it can be confirmed by performing energy dispersive X-ray analysis in the field of view of a scanning electron microscope.

触媒層21に含まれ、触媒金属を担持する担体粒子としては、従来この種の排ガス浄化触媒で使用される無機化合物を考慮することができる。例えば、酸化セリウム(セリア:CeO)、セリア-ジルコニア複合酸化物(CZ複合酸化物)等の酸素吸蔵材(OSC材)、酸化アルミニウム(アルミナ:Al)、酸化ジルコニウム(ジルコニア:ZrO)、酸化ケイ素(シリカ:SiO)、酸化チタン(チタニア:TiO)等の酸化物やこれらの酸化物を主成分とした複合酸化物を挙げることができる。これらは、ランタン、イットリウム等の希土類元素、遷移金属元素、アルカリ土類金属元素が添加された複合酸化物若しくは固溶体であってもよい。なお、これら担体粒子は、一種単独で用いても、二種以上を併用してもよい。ここで、酸素吸蔵材(OSC材)とは、排ガスの空燃比がリーンであるとき(即ち酸素過剰側の雰囲気)には排ガス中の酸素を吸蔵し、排ガスの空燃比がリッチであるとき(即ち燃料過剰側の雰囲気)には吸蔵されている酸素を放出するものをいう。As the carrier particles contained in the catalyst layer 21 and supporting the catalytic metal, inorganic compounds conventionally used in this type of exhaust gas purifying catalyst can be considered. For example, oxygen storage materials (OSC materials) such as cerium oxide (ceria: CeO 2 ), ceria-zirconia composite oxide (CZ composite oxide), aluminum oxide (alumina: Al 2 O 3 ), zirconium oxide (zirconia: ZrO 2 ), oxides such as silicon oxide (silica: SiO 2 ), titanium oxide (titania: TiO 2 ), and composite oxides containing these oxides as main components. These may be composite oxides or solid solutions to which rare earth elements such as lanthanum and yttrium, transition metal elements, and alkaline earth metal elements are added. These carrier particles may be used singly or in combination of two or more. Here, the oxygen storage material (OSC material) stores oxygen in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean (that is, the atmosphere on the oxygen excess side), and when the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich ( That is, the atmosphere on the excess fuel side releases the oxygen that has been occluded.

第3領域の形成範囲は、隔壁の延伸方向の全長100%に対して、好ましくは2~20%であり、より好ましくは3~15%であり、さらに好ましくは5~10%である。これにより、排ガスが第1領域21aと第2領域21bにも均等にいきわたり、排ガス浄化性能及びスス捕集性能がより向上する傾向にある。 The formation range of the third region is preferably 2 to 20%, more preferably 3 to 15%, and still more preferably 5 to 10%, with respect to 100% of the total length of the partition walls in the extending direction. As a result, the exhaust gas spreads evenly over the first region 21a and the second region 21b, and the exhaust gas purification performance and the soot collection performance tend to be further improved.

また、触媒層が延伸方向に沿って異なる触媒金属により形成される複数の領域を有する場合、第1領域21aはPd及び/又はRhを含むことが好ましく、Pdを含むことがより好ましい。一方で、第2領域21bはPd及び/又はRhを含むことが好ましく、Rhを含むことがより好ましい。第1領域21a及び第2領域21bが上記触媒金属を有することにより、排ガス浄化性能がより向上する傾向にある。 Moreover, when the catalyst layer has a plurality of regions formed of different catalyst metals along the stretching direction, the first regions 21a preferably contain Pd and/or Rh, more preferably Pd. On the other hand, the second region 21b preferably contains Pd and/or Rh, more preferably Rh. Since the first region 21a and the second region 21b contain the catalyst metal, the exhaust gas purification performance tends to be further improved.

なお、内燃機関、特にガソリンエンジンから排出される排ガスを浄化する排ガス浄化触媒であって、特に、粒子状物質の捕集用途に用いられるという観点から、排ガス浄化触媒100の触媒層の塗工量(ウォールフロー型基材1Lあたりの触媒金属質量を除く触媒層の塗工量)は、好ましくは20~110g/Lであり、より好ましくは40~90g/Lであり、さらに好ましくは50~70g/Lである。また、触媒層21が形成された状態の排ガス浄化触媒100の水銀圧入法による隔壁13の気孔率は、好ましくは20~80%であり、より好ましくは30~70%であり、好ましくは35~60%である。 In addition, the coating amount of the catalyst layer of the exhaust gas purification catalyst 100 is from the viewpoint that it is an exhaust gas purification catalyst that purifies exhaust gas emitted from an internal combustion engine, particularly a gasoline engine, and is particularly used for collecting particulate matter. (Coating amount of catalyst layer excluding catalyst metal mass per liter of wall-flow type substrate) is preferably 20 to 110 g/L, more preferably 40 to 90 g/L, and still more preferably 50 to 70 g. /L. In addition, the porosity of the partition walls 13 of the exhaust gas purifying catalyst 100 with the catalyst layer 21 formed thereon by the mercury injection method is preferably 20 to 80%, more preferably 30 to 70%, and preferably 35 to 35%. 60%.

[排ガス浄化触媒の製造方法]
本実施形態の製造方法は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化触媒100の製造方法であって、排ガス導入側の端部11aが開口した導入側セル11と、該導入側セル11に隣接し排ガス排出側の端部12aが開口した排出側セル12とが、多孔質の隔壁13により画定されたウォールフロー型基材10を準備する工程S0と、ウォールフロー型基材10の隔壁13内の気孔表面上の少なくとも一部に、触媒スラリーを塗工して、触媒層21を形成する触媒層形成工程S1と、を有し、該触媒層形成工程S1において、排ガス導入側の端部11aから隔壁13の延伸方向に沿って形成される第1領域21aと、排ガス排出側の端部12aから隔壁13の延伸方向に沿って形成される第2領域21bと、第1領域21aと第2領域21bとが重なる第3領域21cと、を有し、第3領域21cの細孔分布から算出される細孔径Dmidに対する第1領域21aの細孔分布から算出される細孔径Dinの比(Din/Dmid)が、1.2以上であり、細孔径Dmidに対する第2領域21bの細孔分布から算出される細孔径Doutの比(Dout/Dmid)が、1.2以上である触媒層21を有する排ガス浄化触媒100を製造することを特徴とする。
[Method for producing exhaust gas purifying catalyst]
The manufacturing method of the present embodiment is a manufacturing method of an exhaust gas purifying catalyst 100 for purifying exhaust gas emitted from an internal combustion engine. a step S0 of preparing a wall-flow type substrate 10 in which a discharge-side cell 12 adjacent to the exhaust gas discharge side and having an open end 12a on the exhaust gas discharge side is defined by a porous partition wall 13; a catalyst layer forming step S1 for forming a catalyst layer 21 by applying a catalyst slurry to at least a part of the pore surfaces in 13, and in the catalyst layer forming step S1, the end on the exhaust gas introduction side A first region 21a formed along the extending direction of the partition wall 13 from the portion 11a, a second region 21b formed along the extending direction of the partition wall 13 from the end portion 12a on the exhaust gas discharge side, and the first region 21a. A third region 21c overlapping with the second region 21b, and a pore diameter D in calculated from the pore distribution of the first region 21a relative to the pore diameter D mid calculated from the pore distribution of the third region 21c The ratio (D in /D mid ) is 1.2 or more, and the ratio (D out /D mid ) of the pore diameter D out calculated from the pore distribution of the second region 21b to the pore diameter D mid is It is characterized by manufacturing an exhaust gas purification catalyst 100 having a catalyst layer 21 of 1.2 or more.

以下、各工程について説明する。なお、本明細書においては、触媒層21を形成する前のウォールフロー型基材を「基材10」と表記し、触媒層21を形成した後のウォールフロー型基材を「排ガス浄化触媒100」と表記する。 Each step will be described below. In this specification, the wall-flow type substrate before forming the catalyst layer 21 is referred to as "substrate 10", and the wall-flow type substrate after forming the catalyst layer 21 is referred to as "exhaust gas purification catalyst 100. ”.

<準備工程>
この準備工程S0では、基材として、上記排ガス浄化触媒100において述べたウォールフロー型基材10を準備する。
<Preparation process>
In this preparation step S0, the wall-flow type substrate 10 described in the exhaust gas purification catalyst 100 is prepared as a substrate.

<触媒層形成工程>
この触媒層形成工程S1では、隔壁13の気孔表面に触媒スラリーを塗工して、乾燥させ、焼成することで、触媒層21を形成する。触媒スラリーの塗工方法は、特に制限されないが、例えば、基材10の一部に触媒スラリーを含浸させて、それを基材10の隔壁13全体に広げる方法のほか、排ガス導入側の端部11aと排ガス排出側の端部12aを個別に触媒スラリーに含浸させる方法が挙げられる。より具体的には、排ガス導入側の端部11aに触媒スラリーを含侵させる含浸工程S1aと、触媒スラリーを含浸させた端部と反対側の端部から基材10内に気体を導入させることにより、基材10に含浸した余剰の触媒スラリーを排出する排出工程S1bを有する方法が挙げられる。
<Catalyst layer forming step>
In this catalyst layer forming step S1, the catalyst layer 21 is formed by applying a catalyst slurry to the pore surfaces of the partition walls 13, drying it, and firing it. The method of applying the catalyst slurry is not particularly limited. A method of impregnating 11a and the end portion 12a on the exhaust gas discharge side with the catalyst slurry separately may be mentioned. More specifically, an impregnation step S1a in which the end portion 11a on the exhaust gas introduction side is impregnated with the catalyst slurry, and a gas is introduced into the substrate 10 from the end portion opposite to the end portion impregnated with the catalyst slurry. , a method having a discharging step S1b for discharging excess catalyst slurry impregnated in the base material 10 can be mentioned.

含浸工程S1aにおける触媒スラリーの含浸方法としては、特に制限されないが、例えば、触媒スラリーに基材10の端部を浸漬させる方法が挙げられる。この方法においては、必要に応じて、反対側の端部から気体を排出(吸引)させることにより触媒スラリーを引き上げてもよい。触媒スラリーを含浸させる端部は、排ガス導入側の端部11a又は排ガス排出側の端部12aのどちらでもよい。 A method of impregnating the catalyst slurry in the impregnation step S1a is not particularly limited, but an example thereof includes a method of immersing the end portion of the substrate 10 in the catalyst slurry. In this method, if necessary, the catalyst slurry may be pulled up by discharging (sucking) the gas from the opposite end. The end portion to be impregnated with the catalyst slurry may be either the end portion 11a on the exhaust gas introduction side or the end portion 12a on the exhaust gas discharge side.

また、排出工程S1bでは、触媒スラリーは、基材10の導入側から所定の位置まで吸い上げられ、その後、触媒スラリーを含浸させた端部と反対側の端部から基材10内に気体を導入させることにより、基材10の導入側から余剰分を排出する。その過程において、隔壁13の気孔内部を触媒スラリーが通過することで、気孔内部に触媒スラリーを塗工することができ、触媒スラリーを吸い上げた位置まで隔壁に触媒スラリーが塗工される。このような方法を用い、例えば、第3領域21cに重複して触媒スラリーを塗工することにより、第3領域21cの細孔径を第1領域21aと第2領域21bの細孔径よりも小さくすることができる。 Further, in the discharge step S1b, the catalyst slurry is sucked up to a predetermined position from the introduction side of the base material 10, and then gas is introduced into the base material 10 from the end opposite to the end impregnated with the catalyst slurry. The surplus is discharged from the introduction side of the base material 10 by allowing the base material 10 to pass therethrough. In this process, the catalyst slurry passes through the pores of the partition walls 13, so that the catalyst slurry can be coated inside the pores, and the partition walls are coated with the catalyst slurry up to the position where the catalyst slurry is sucked up. Using such a method, for example, by coating the catalyst slurry overlapping the third region 21c, the pore diameter of the third region 21c is made smaller than the pore diameters of the first region 21a and the second region 21b. be able to.

乾燥工程S1cでは、塗工した触媒スラリーを乾燥させる。乾燥工程S1cにおける乾燥条件は、触媒スラリーから溶媒が揮発するような条件であれば特に制限されない。例えば、乾燥温度は、好ましくは100~225℃であり、より好ましくは100~200℃であり、さらに好ましくは125~175℃である。また、乾燥時間は、好ましくは0.5~2時間であり、好ましくは0.5~1.5時間である。 In the drying step S1c, the coated catalyst slurry is dried. Drying conditions in the drying step S1c are not particularly limited as long as the solvent is volatilized from the catalyst slurry. For example, the drying temperature is preferably 100-225°C, more preferably 100-200°C, and even more preferably 125-175°C. The drying time is preferably 0.5 to 2 hours, preferably 0.5 to 1.5 hours.

焼成工程S1dでは、触媒スラリーを焼成して、触媒層21を形成する。焼成工程S1dにおける焼成条件は、触媒スラリーから触媒層21が形成できるような条件であれば特に制限されない。例えば、焼成温度は、特に制限されないが、好ましくは400~650℃であり、より好ましくは450~600℃であり、さらに好ましくは500~600℃である。また、焼成時間は、好ましくは0.5~2時間であり、好ましくは0.5~1.5時間である。 In the baking step S1d, the catalyst slurry is baked to form the catalyst layer 21 . The firing conditions in the firing step S1d are not particularly limited as long as the catalyst layer 21 can be formed from the catalyst slurry. For example, the firing temperature is not particularly limited, but is preferably 400 to 650°C, more preferably 450 to 600°C, still more preferably 500 to 600°C. The firing time is preferably 0.5 to 2 hours, preferably 0.5 to 1.5 hours.

(触媒スラリー)
触媒層21を形成するための触媒スラリーについて説明する。触媒スラリーは、触媒粉体と、水などの溶剤とを含む。触媒粉体は、触媒金属粒子と該触媒金属粒子を担持する担体粒子とを含む、複数の触媒粒子の集団であり、後述する焼成工程を経て、触媒層21を形成する。触媒粒子は、特に限定されず、公知の触媒粒子から適宜選択して用いることができる。なお、隔壁13の気孔内への塗工性の観点から、触媒スラリーの固形分率は、好ましくは1~50質量%であり、より好ましくは15~40質量%であり、さらに好ましくは20~35質量%である。このような固形分率とすることにより、触媒スラリーを隔壁13内の導入側セル11側に塗工しやすくなる傾向にある。
(catalyst slurry)
A catalyst slurry for forming the catalyst layer 21 will be described. The catalyst slurry contains catalyst powder and a solvent such as water. The catalyst powder is a group of a plurality of catalyst particles including catalyst metal particles and carrier particles supporting the catalyst metal particles, and forms the catalyst layer 21 through a calcination process described later. The catalyst particles are not particularly limited, and can be appropriately selected and used from known catalyst particles. From the viewpoint of coating properties into the pores of the partition walls 13, the solid content of the catalyst slurry is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 15 to 40% by mass, and still more preferably 20 to 50% by mass. 35% by mass. Such a solid content ratio tends to make it easier to coat the catalyst slurry on the introduction side cell 11 side in the partition wall 13 .

触媒スラリーに含まれる触媒金属としては、特に制限されず、種々の酸化触媒や還元触媒として機能し得る金属種を用いることができる。例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)及びオスミウム(Os)等の白金族金属が挙げられる。このなかでも、酸化活性の観点からはパラジウム(Pd)、白金(Pt)が好ましく、還元活性の観点からはロジウム(Rh)が好ましい。 The catalyst metal contained in the catalyst slurry is not particularly limited, and metal species capable of functioning as various oxidation catalysts and reduction catalysts can be used. Examples include platinum group metals such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iridium (Ir) and osmium (Os). Among these, palladium (Pd) and platinum (Pt) are preferred from the viewpoint of oxidation activity, and rhodium (Rh) is preferred from the viewpoint of reduction activity.

触媒金属粒子を担持する担体粒子としては、従来この種の排ガス浄化触媒で使用される無機化合物を考慮することができる。例えば、酸化セリウム(セリア:CeO)、セリア-ジルコニア複合酸化物(CZ複合酸化物)等の酸素吸蔵材(OSC材)、酸化アルミニウム(アルミナ:Al)、酸化ジルコニウム(ジルコニア:ZrO)、酸化ケイ素(シリカ:SiO)、酸化チタン(チタニア:TiO)等の酸化物やこれらの酸化物を主成分とした複合酸化物を挙げることができる。これらは、ランタン、イットリウム等の希土類元素、遷移金属元素、アルカリ土類金属元素が添加された複合酸化物若しくは固溶体であってもよい。なお、これら担体粒子は、一種単独で用いても、二種以上を併用してもよい。ここで、酸素吸蔵材(OSC材)とは、排ガスの空燃比がリーンであるとき(即ち酸素過剰側の雰囲気)には排ガス中の酸素を吸蔵し、排ガスの空燃比がリッチであるとき(即ち燃料過剰側の雰囲気)には吸蔵されている酸素を放出するものをいう。なお、排ガス浄化性能の観点から、触媒スラリーに含まれる担体粒子の比表面積は、好ましくは10~500m/g、より好ましくは30~200m/gである。Inorganic compounds conventionally used in this type of exhaust gas purifying catalyst can be considered as the carrier particles that support the catalytic metal particles. For example, oxygen storage materials (OSC materials) such as cerium oxide (ceria: CeO 2 ), ceria-zirconia composite oxide (CZ composite oxide), aluminum oxide (alumina: Al 2 O 3 ), zirconium oxide (zirconia: ZrO 2 ), oxides such as silicon oxide (silica: SiO 2 ), titanium oxide (titania: TiO 2 ), and composite oxides containing these oxides as main components. These may be composite oxides or solid solutions to which rare earth elements such as lanthanum and yttrium, transition metal elements, and alkaline earth metal elements are added. These carrier particles may be used singly or in combination of two or more. Here, the oxygen storage material (OSC material) stores oxygen in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean (that is, the atmosphere on the oxygen excess side), and when the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich ( That is, the atmosphere on the excess fuel side releases the oxygen that has been occluded. From the viewpoint of exhaust gas purification performance, the specific surface area of the carrier particles contained in the catalyst slurry is preferably 10 to 500 m 2 /g, more preferably 30 to 200 m 2 /g.

[用途]
内燃機関(エンジン)には、酸素と燃料ガスとを含む混合気が供給され、この混合気が燃焼されて、燃焼エネルギーが力学的エネルギーに変換される。このときに燃焼された混合気は排ガスとなって排気系に排出される。排気系には、排ガス浄化触媒を備える排ガス浄化装置が設けられており、排ガス浄化触媒により排ガスに含まれる有害成分(例えば、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx))が浄化されるとともに、排ガスに含まれる粒子状物質(PM)が捕集され、除去される。特に、本実施形態の排ガス浄化触媒100は、ガソリンエンジンの排ガスに含まれる粒子状物質を捕集し、除去できるガソリンパティキュレートフィルタ(GPF)に用いられるものであることが好ましい。
[Use]
An internal combustion engine (engine) is supplied with a mixture containing oxygen and fuel gas, and this mixture is combusted to convert combustion energy into mechanical energy. The air-fuel mixture burned at this time becomes exhaust gas and is discharged to the exhaust system. The exhaust system is provided with an exhaust gas purifying device equipped with an exhaust gas purifying catalyst, and the exhaust gas purifying catalyst removes harmful components contained in the exhaust gas (e.g., carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx )) are purified, and particulate matter (PM) contained in the exhaust gas is collected and removed. In particular, the exhaust gas purifying catalyst 100 of the present embodiment is preferably used for a gasoline particulate filter (GPF) capable of collecting and removing particulate matter contained in exhaust gas from a gasoline engine.

以下に試験例、実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらによりなんら限定されるものではない。すなわち、以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更することができる。また、以下の実施例における各種の製造条件や評価結果の値は、本発明の実施態様における好ましい上限値又は好ましい下限値としての意味をもつものであり、好ましい範囲は前記した上限又は下限の値と、下記実施例の値又は実施例同士の値との組み合わせで規定される範囲であってもよい。 The features of the present invention will be described in more detail below with reference to test examples, examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these. That is, materials, usage amounts, ratios, processing details, processing procedures, etc. shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. In addition, various production conditions and values of evaluation results in the following examples have the meaning of preferable upper limit values or preferable lower limit values in the embodiments of the present invention, and the preferable range is the above-described upper limit value or lower limit value and values in the following examples or values between examples.

(実施例1)
アルミナ粉末に、硝酸ロジウム水溶液を含浸させ、その後、500℃で1時間焼成して、Rh担持粉末を得た。得られたRh担持粉末0.5kgと、セリアジルコニア複合酸化物粉末2kgと、46%硝酸ランタン水溶液195gと、イオン交換水とを混合し、得られた混合物をボールミルに投入し、触媒粉体が所定の粒子径分布になるまでミリングし、触媒スラリーを得た。得られた触媒スラリーに、水酸化バリウム八水和物183gと、60%硝酸とを混合し、触媒スラリーを得た。
(Example 1)
Alumina powder was impregnated with an aqueous solution of rhodium nitrate and then calcined at 500° C. for 1 hour to obtain a Rh-supported powder. 0.5 kg of the obtained Rh-supported powder, 2 kg of ceria-zirconia composite oxide powder, 195 g of a 46% lanthanum nitrate aqueous solution, and ion-exchanged water were mixed, and the obtained mixture was put into a ball mill to obtain catalyst powder. Milling was carried out until a predetermined particle size distribution was obtained to obtain a catalyst slurry. The resulting catalyst slurry was mixed with 183 g of barium hydroxide octahydrate and 60% nitric acid to obtain a catalyst slurry.

また、アルミナ粉末に、硝酸パラジウム水溶液を含浸させ、その後、500℃で1時間焼成して、Pd担持粉末を得た。得られたPd担持粉末0.5kgと、セリアジルコニア複合酸化物粉末2kgと、46%硝酸ランタン水溶液195gと、イオン交換水とを混合し、得られた混合物をボールミルに投入し、触媒粉体が所定の粒子径分布になるまでミリングし、触媒スラリーを得た。得られた触媒スラリーに、水酸化バリウム八水和物183gと、60%硝酸とを混合し、触媒スラリーを得た。 Also, the alumina powder was impregnated with an aqueous palladium nitrate solution and then calcined at 500° C. for 1 hour to obtain a Pd-supported powder. 0.5 kg of the obtained Pd-supported powder, 2 kg of ceria-zirconia composite oxide powder, 195 g of a 46% lanthanum nitrate aqueous solution, and ion-exchanged water were mixed, and the resulting mixture was put into a ball mill to obtain catalyst powder. Milling was carried out until a predetermined particle size distribution was obtained to obtain a catalyst slurry. The resulting catalyst slurry was mixed with 183 g of barium hydroxide octahydrate and 60% nitric acid to obtain a catalyst slurry.

次いで、コージェライト製のウォールフロー型ハニカム基材(セル数/ミル厚:300cpsi/10mil、直径:118.4mm、全長:127mm、細孔径(モード径):16.4μm、気孔率:65%)を用意した。この基材の排ガス導入側の端部をRhを含む触媒スラリーに浸漬させ、反対側の端部側から減圧吸引して、基材の中心まで触媒スラリーを含浸保持させて、隔壁内の気孔表面に触媒スラリーを塗工した。その後、排ガス排出側の端部から基材内へ気体を流入させて、基材の排ガス導入側の端部から過剰分の触媒スラリーを吹き払った。 Next, a cordierite wall-flow honeycomb substrate (number of cells/mil thickness: 300 cpsi/10 mil, diameter: 118.4 mm, total length: 127 mm, pore diameter (mode diameter): 16.4 μm, porosity: 65%) prepared. The end of the substrate on the exhaust gas introduction side is immersed in the catalyst slurry containing Rh, and vacuum suction is applied from the opposite end to impregnate and hold the catalyst slurry to the center of the substrate, and the pore surfaces in the partition walls. was coated with the catalyst slurry. After that, gas was allowed to flow into the substrate from the end on the exhaust gas discharge side, and the excess catalyst slurry was blown off from the end on the exhaust gas introduction side of the substrate.

また、基材の排ガス排出側の端部をPdを含む触媒スラリーに浸漬させ、反対側の端部側から減圧吸引して、基材の中心まで触媒スラリーを含浸保持させて、隔壁内の気孔表面に触媒スラリーを塗工した。その後、排ガス導入側の端部から基材内へ気体を流入させて、基材の排ガス排出側の端部から過剰分の触媒スラリーを吹き払った。なお、Pdを含む触媒スラリーの塗工領域とRhを含む触媒スラリーの塗工領域とが、延伸方向の全長に対し2%重複するように塗工した。 In addition, the end of the substrate on the exhaust gas discharge side is immersed in the catalyst slurry containing Pd, and vacuum suction is applied from the opposite end to impregnate and hold the catalyst slurry to the center of the substrate, thereby removing the pores in the partition walls. A catalyst slurry was applied to the surface. Thereafter, gas was allowed to flow into the substrate from the end on the exhaust gas introduction side to blow off excess catalyst slurry from the end on the exhaust gas discharge side of the substrate. The coating region of the catalyst slurry containing Pd and the coating region of the catalyst slurry containing Rh overlapped each other by 2% with respect to the total length in the stretching direction.

その後、触媒スラリーを塗工した基材を150℃で乾燥させた後、大気雰囲気下、550℃で焼成して、排ガス浄化触媒を作製した。なお、焼成後における触媒層の塗工量は、基材1L当たり57.8g(白金族金属の重量を除く)であった。また、Rhを含む触媒スラリーおよびPdを含む触触媒スラリーによる触媒層は、隔壁の厚さ方向において、導入側セル側のセル壁面から排出側セル側のセル壁面にかけて形成されていた。 After that, the base material coated with the catalyst slurry was dried at 150° C. and calcined at 550° C. in an air atmosphere to produce an exhaust gas purifying catalyst. The coating amount of the catalyst layer after firing was 57.8 g (excluding the weight of the platinum group metal) per 1 L of the substrate. In addition, the catalyst layer of the catalyst slurry containing Rh and the catalyst slurry containing Pd was formed from the cell wall surface on the inlet side cell to the cell wall surface on the discharge side in the thickness direction of the partition walls.

(実施例2)
Pdを含む触媒スラリーの塗工領域とRhを含む触媒スラリーの塗工領域とが、延伸方向の全長に対し7%重複するように塗工したこと以外は、実施例1で作製した排ガス浄化触媒と同様の触媒を作製した。
(Example 2)
Exhaust gas purifying catalyst produced in Example 1, except that the coating region of the catalyst slurry containing Pd and the coating region of the catalyst slurry containing Rh were coated so as to overlap by 7% with respect to the total length in the stretching direction. A similar catalyst was prepared.

(実施例3)
Pdを含む触媒スラリーの塗工領域とRhを含む触媒スラリーの塗工領域とが、延伸方向の全長に対し22%重複するように塗工したこと以外は、実施例1で作製した排ガス浄化触媒と同様の触媒を作製した。
(Example 3)
The exhaust gas purifying catalyst produced in Example 1, except that the coating region of the catalyst slurry containing Pd and the coating region of the catalyst slurry containing Rh overlapped by 22% with respect to the total length in the stretching direction. A similar catalyst was prepared.

(比較例1)
上記Rh担持粉末0.5kgと、上記Pd担持粉末0.5kgと、セリアジルコニア複合酸化物粉末2kgと、46%硝酸ランタン水溶液195gと、イオン交換水とを混合し、得られた混合物をボールミルに投入し、触媒粉体が所定の粒子径分布になるまでミリングし、触媒スラリーを得た。得られた触媒スラリーに、水酸化バリウム八水和物183gと、60%硝酸とを混合し、触媒スラリーを得た。
(Comparative example 1)
0.5 kg of the Rh-supported powder, 0.5 kg of the Pd-supported powder, 2 kg of the ceria-zirconia composite oxide powder, 195 g of a 46% lanthanum nitrate aqueous solution, and ion-exchanged water were mixed, and the resulting mixture was placed in a ball mill. It was charged and milled until the catalyst powder had a predetermined particle size distribution to obtain a catalyst slurry. The resulting catalyst slurry was mixed with 183 g of barium hydroxide octahydrate and 60% nitric acid to obtain a catalyst slurry.

基材への触媒スラリーの塗工方法において、基材の排ガス導入側の端部を上記のようにして調製した触媒スラリーに浸漬させ、反対側の端部側から減圧吸引して、基材端部に触媒スラリーを含浸保持させた。排ガス導入側の端部から基材内へ気体を流入させて、隔壁内の気孔表面に触媒スラリーを塗工するとともに、基材の排ガス排出側の端部から過剰分の触媒スラリーを吹き払って、気体の流入を停止したこと以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化触媒を作製した。なお、焼成後における触媒層の塗工量は、基材1L当たり58.8g(白金族金属の重量を除く)であった。 In the method of applying the catalyst slurry to the substrate, the end of the substrate on the exhaust gas introduction side is immersed in the catalyst slurry prepared as described above, and vacuum suction is performed from the opposite end to remove the substrate end. The part was impregnated with the catalyst slurry. Gas is allowed to flow into the substrate from the end on the exhaust gas introduction side to coat the catalyst slurry on the pore surfaces in the partition walls, and excess catalyst slurry is blown off from the end on the exhaust gas discharge side of the substrate. An exhaust gas purifying catalyst was produced in the same manner as in Example 1 , except that the inflow of gas was stopped. The coating amount of the catalyst layer after firing was 58.8 g (excluding the weight of the platinum group metal) per 1 L of substrate.

(比較例2)
Rhを含む触媒スラリーおよびPdを含む触媒スラリーそれぞれに代えて、比較例1において調製した触媒スラリーを用い、排ガス導入側の端部から浸漬した触媒スラリーの塗工領域と排ガス排出側の端部から浸漬した触媒スラリーの塗工領域とは、重複しないように塗工したこと以外は、実施例1と同様にして、排ガス浄化触媒を作製した。なお、焼成後における触媒層の塗工量は、基材1L当たり58.8g(白金族金属の重量を除く)であった。
(Comparative example 2)
Instead of the catalyst slurry containing Rh and the catalyst slurry containing Pd, the catalyst slurry prepared in Comparative Example 1 was used, and the coating region of the catalyst slurry was immersed from the end on the exhaust gas introduction side and from the end on the exhaust gas discharge side. An exhaust gas purifying catalyst was produced in the same manner as in Example 1, except that the coated region of the immersed catalyst slurry was not overlapped. The coating amount of the catalyst layer after firing was 58.8 g (excluding the weight of the platinum group metal) per 1 L of substrate.

[細孔径及び細孔容積の算出]
実施例及び比較例で作製した排ガス浄化触媒の隔壁の、第1領域21a、第2領域21b、及び第3領域21cの、隔壁13の延伸方向におけるそれぞれ真ん中に位置する部分から、細孔径(モード径)及び細孔容積の測定用サンプル(1cm)をそれぞれ採取した。また、触媒スラリーを塗工する前の基材については、実施例及び比較例で作製した排ガス浄化触媒においてそれぞれサンプル採取した同位置の部分から、細孔径(モード径)及び細孔容積の測定用サンプル(1cm)をそれぞれ採取した。なお、この際、各領域から10点以上、合計で1cmとなるように測定用サンプルを採取した。測定用サンプルを乾燥後、水銀ポロシメーター(Thermo Fisher Scientific社製、商品名:PASCAL140及びPASCAL440)を用いて、水銀圧入法により気孔分布を測定した。この際、PASCAL140により低圧領域(0~400Kpa)を測定し、PASCAL440により高圧領域(0.1Mpa~400Mpa)を測定した。得られた気孔分布から、細孔径(モード径)を求め、また、細孔径1μm以上の気孔における細孔容積を算出した。
[Calculation of pore diameter and pore volume]
The pore diameter (mode A sample (1 cm 3 ) was taken for measurement of pore diameter) and pore volume. In addition, for the base material before the catalyst slurry was applied, the pore diameter (mode diameter) and pore volume were measured from the same position sampled in the exhaust gas purifying catalysts produced in Examples and Comparative Examples. A sample (1 cm 3 ) was taken from each. At this time, 10 or more samples for measurement were collected from each region, with a total of 1 cm 3 . After drying the measurement sample, the pore distribution was measured by the mercury intrusion method using a mercury porosimeter (manufactured by Thermo Fisher Scientific, trade names: PASCAL140 and PASCAL440). At this time, PASCAL140 was used to measure the low pressure range (0 to 400 Kpa), and PASCAL440 was used to measure the high pressure range (0.1 Mpa to 400 Mpa). From the obtained pore distribution, the pore diameter (mode diameter) was obtained, and the pore volume of pores having a pore diameter of 1 μm or more was calculated.

次いで、気孔率の算出は下記式により行った。これらの結果の一部を、下記表3に示す。
排ガス浄化触媒の気孔率(%)=触媒層が形成された隔壁の細孔容積(cc/g)÷基材の細孔容積(cc/g)×基材の気孔率(%)
基材の気孔率(%)=65%
Then, porosity was calculated by the following formula. Some of these results are shown in Table 3 below.
Porosity (%) of exhaust gas purifying catalyst = pore volume (cc/g) of partition walls on which catalyst layer is formed ÷ pore volume (cc/g) of substrate × porosity (%) of substrate
Base material porosity (%) = 65%

[車両NOx浄化性能評価]
市販のフロースルー型三元触媒をコンバーターに格納後、格納した三元触媒の後段に実施例及び比較例で作製した排ガス浄化触媒をコンバーターに格納し、ガソリンエンジンの排気口の後流にコンバーターを装着した。その後、定常、減速、加速のサイクルを10時間繰り返した。温度は定常時950℃となるよう設定し、熱耐久処理を行った。
[Vehicle NOx purification performance evaluation]
After storing a commercially available flow-through type three-way catalyst in the converter, the exhaust gas purifying catalysts prepared in Examples and Comparative Examples were stored in the converter after the stored three-way catalyst, and the converter was placed downstream of the exhaust port of the gasoline engine. I put it on. After that, the cycle of steady state, deceleration and acceleration was repeated for 10 hours. The temperature was set to 950° C. in a steady state, and heat durability treatment was performed.

その後、耐久処理後の市販のフロースルー型三元触媒と、実施例及び比較例で作製した排ガス浄化触媒をコンバーターに格納し、欧州仕様の排気量1.5Lの直噴ターボエンジンを搭載するガソリン車を用いて、WLTCモードにて触媒の排ガス浄化性能を調べた。 After that, the commercially available flow-through type three-way catalyst after endurance treatment and the exhaust gas purifying catalyst produced in the examples and comparative examples are stored in the converter, and a gasoline engine equipped with a European specification 1.5L direct injection turbo engine is installed. Exhaust gas purification performance of the catalyst was investigated in WLTC mode using a car.

[スス捕集性能の測定]
実施例及び比較例で作製した排ガス浄化触媒を、1.5L直噴ターボエンジン搭載車に取り付け、固体粒子数測定装置(堀場製作所製、商品名:MEXA-2100 SPCS)を用いて、WLTCモード走行時のスス排出数量(PNtest)を測定した。なお、ススの捕集率は、排ガス浄化触媒を搭載せずに上記試験を行った際に測定したスス量(PNblank)からの減少率として、下記式により算出した。その結果を図3に示す。
ススの捕集率(%)=(PNblank-PNtest)/PNblank × 100(%)
[Measurement of soot collection performance]
The exhaust gas purifying catalysts prepared in Examples and Comparative Examples are attached to a vehicle equipped with a 1.5L direct-injection turbo engine, and WLTC mode driving is performed using a solid particle number measuring device (trade name: MEXA-2100 SPCS, manufactured by Horiba, Ltd.). The amount of soot discharged (PN test ) was measured. The soot collection rate was calculated by the following formula as a rate of decrease from the amount of soot (PN blank ) measured when the above test was conducted without mounting an exhaust gas purification catalyst. The results are shown in FIG.
Soot collection rate (%) = (PN blank - PN test )/PN blank x 100 (%)

Figure 0007319293000001
Figure 0007319293000001

以上より、実施例においては、細孔径を調整することにより、ススの捕集率を高く維持しつつ、排ガス浄化性能の向上が達成されており、比較例においては、隔壁の延伸方向において細孔径が比較的均一であることによりススの捕集率が低く、また排ガス浄化性能も低下していた。 As described above, in the examples, by adjusting the pore diameter, an improvement in exhaust gas purification performance was achieved while maintaining a high soot collection rate. is relatively uniform, the soot trapping efficiency is low, and the exhaust gas purification performance is also low.

本出願は、2018年11月28日に日本国特許庁へ出願された日本特許出願(特願2018-222097)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 This application is based on a Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2018-222097) filed with the Japan Patent Office on November 28, 2018, the contents of which are incorporated herein by reference.

本発明の排ガス浄化触媒は、ガソリンエンジンの排ガス中に含まれる粒子状物質を除去するため排ガス浄化触媒として広く且つ有効に利用することができる。また、本発明の排ガス浄化触媒は、ガソリンエンジンのみならず、ジェットエンジン、ボイラー、ガスタービン等の排ガス中に含まれる粒子状物質を除去するため排ガス浄化触媒としても有効に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be widely and effectively used as an exhaust gas purifying catalyst for removing particulate matter contained in the exhaust gas of a gasoline engine. In addition, the exhaust gas purification catalyst of the present invention can be effectively used as an exhaust gas purification catalyst for removing particulate matter contained in exhaust gas not only from gasoline engines but also from jet engines, boilers, gas turbines, and the like.

10 ・・・ウォールフロー型基材
11 ・・・導入側セル
11a・・・排ガス導入側の端部
12 ・・・排出側セル
12a・・・排ガス排出側の端部
13 ・・・隔壁
21 ・・・触媒層
21a・・・第1領域
21b・・・第2領域
21c・・・第3領域
100 ・・・排ガス浄化触媒
REFERENCE SIGNS LIST 10 wall-flow type substrate 11 introduction-side cell 11a end on exhaust gas introduction side 12 discharge-side cell 12a end on exhaust gas discharge side 13 partition wall 21 Catalyst layer 21a First region 21b Second region 21c Third region 100 Exhaust gas purification catalyst

Claims (11)

内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化触媒であって、
排ガス導入側の端部が開口した導入側セルと、該導入側セルに隣接し排ガス排出側の端部が開口した排出側セルとが、多孔質の隔壁により画定されたウォールフロー型基材と、
前記隔壁内に形成された触媒層と、を有し、
前記触媒層が、前記排ガス導入側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成される第1領域と、前記排ガス排出側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成される第2領域と、前記第1領域と前記第2領域とが重なる第3領域と、を有し、
前記第1領域はPd及び/又はRhを含み、
前記第2領域はPd及び/又はRhを含み、
前記隔壁内に形成された前記第3領域の細孔分布から算出される細孔径Dmidに対する前記隔壁内に形成された前記第1領域の細孔分布から算出される細孔径Dinの比(Din/Dmid)が、1.2以上であり、
前記細孔径Dmidに対する前記隔壁内に形成された前記第2領域の細孔分布から算出される細孔径Doutの比(Dout/Dmid)が、1.2以上である、
排ガス浄化触媒。
An exhaust gas purification catalyst for purifying exhaust gas emitted from an internal combustion engine,
a wall-flow type substrate in which an introduction-side cell having an open end on the exhaust gas introduction side and an exhaust-side cell adjacent to the introduction-side cell and having an open end on the exhaust gas discharge side are defined by porous partition walls; ,
a catalyst layer formed in the partition wall;
The catalyst layer has a first region formed along the extending direction of the partition wall from the exhaust gas introduction side end, and a second region formed along the extending direction of the partition wall from the exhaust gas discharge side end. and a third region where the first region and the second region overlap,
the first region contains Pd and/or Rh,
the second region contains Pd and/or Rh,
The ratio of the pore diameter D in calculated from the pore distribution of the first region formed within the partition wall to the pore diameter D mid calculated from the pore distribution of the third region formed within the partition wall ( D in /D mid ) is 1.2 or more,
A ratio (D out /D mid ) of the pore diameter D out calculated from the pore distribution of the second region formed in the partition wall to the pore diameter D mid is 1.2 or more.
Exhaust gas purification catalyst.
前記隔壁内に形成された前記第3領域の細孔分布から算出される細孔径1μm以上の細孔容積Vmidに対する前記隔壁内に形成された前記第1領域の細孔分布から算出される細孔径1μm以上の細孔容積Vinの比(Vin/Vmid)が、1.3以上であり、
前記細孔容積Vmidに対する前記隔壁内に形成された前記第2領域の細孔分布から算出される細孔径1μm以上の細孔容積Voutの比(Vout/Vmid)が、1.3以上である、
請求項1に記載の排ガス浄化触媒。
The fineness calculated from the pore distribution of the first region formed in the partition wall with respect to the pore volume V mid having a pore diameter of 1 μm or more calculated from the pore distribution of the third region formed in the partition wall The ratio of the pore volume V in with a pore diameter of 1 μm or more (V in /V mid ) is 1.3 or more,
The ratio (V out /V mid ) of the pore volume V out having a pore diameter of 1 μm or more calculated from the pore distribution of the second region formed in the partition wall to the pore volume V mid is 1.3. is more than
The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1.
前記細孔径Din又は前記細孔径Doutと、前記細孔径Dmidとの差が、それぞれ、2.5~10μmである、
請求項1又は2に記載の排ガス浄化触媒。
The difference between the pore diameter D in or the pore diameter D out and the pore diameter D mid is 2.5 to 10 μm, respectively.
The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1 or 2.
前記第1領域が、Pdを含む、
請求項1~3のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
wherein the first region contains Pd;
The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 3.
前記第2領域が、Rhを含む、
請求項4に記載の排ガス浄化触媒。
wherein the second region contains Rh;
The exhaust gas purifying catalyst according to claim 4.
前記第1領域が、Rhを含む、
請求項1~3のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
wherein the first region contains Rh;
The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 3.
前記第2領域が、Pdを含む、
請求項6に記載の排ガス浄化触媒。
wherein the second region contains Pd;
The exhaust gas purifying catalyst according to claim 6.
前記触媒層が、前記隔壁の厚さ方向において、前記導入側セル側のセル壁面から前記排出側セル側のセル壁面にかけて形成されている、
請求項1~5のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
The catalyst layer is formed from the cell wall surface on the inlet side cell side to the cell wall surface on the discharge side cell side in the thickness direction of the partition wall.
The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 5.
前記第3領域の形成範囲が、前記隔壁の延伸方向の全長100%に対して、2~20%である、
請求項1~8のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
The formation range of the third region is 2 to 20% with respect to 100% of the total length in the extending direction of the partition wall.
The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 8.
前記内燃機関が、ガソリンエンジンである、
請求項1~9のいずれか一項に記載の排ガス浄化触媒。
wherein the internal combustion engine is a gasoline engine;
The exhaust gas purification catalyst according to any one of claims 1 to 9.
内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化触媒の製造方法であって、
排ガス導入側の端部が開口した導入側セルと、該導入側セルに隣接し排ガス排出側の端部が開口した排出側セルとが、多孔質の隔壁により画定されたウォールフロー型基材を準備する工程と、
前記ウォールフロー型基材の前記隔壁内の気孔表面上の少なくとも一部に、触媒スラリーを塗工して、触媒層を形成する触媒層形成工程と、を有し、
該触媒層形成工程において、
前記排ガス導入側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成される第1領域と、前記排ガス排出側の端部から前記隔壁の延伸方向に沿って形成される第2領域と、前記第1領域と前記第2領域とが重なる第3領域と、を有し、前記第1領域はPd及び/又はRhを含み、前記第2領域はPd及び/又はRhを含み、前記隔壁内に形成された前記第3領域の細孔分布から算出される細孔径Dmidに対する前記隔壁内に形成された前記第1領域の細孔分布から算出される細孔径Dinの比(Din/Dmid)が、1.2以上であり、前記細孔径Dmidに対する前記隔壁内に形成された前記第2領域の細孔分布から算出される細孔径Doutの比(Dout/Dmid)が、1.2以上である前記触媒層を有する前記排ガス浄化触媒を製造する、
排ガス浄化触媒の製造方法。
A method for producing an exhaust gas purifying catalyst for purifying exhaust gas emitted from an internal combustion engine, comprising:
A wall-flow type substrate in which an introduction-side cell having an open end on the exhaust gas introduction side and an exhaust-side cell adjacent to the introduction-side cell and having an open end on the exhaust gas discharge side are defined by porous partition walls. the process of preparing,
a catalyst layer forming step of forming a catalyst layer by applying a catalyst slurry to at least a portion of the pore surfaces in the partition walls of the wall-flow type substrate;
In the catalyst layer forming step,
A first region formed along the extending direction of the partition wall from the end on the exhaust gas introduction side, a second region formed along the extending direction of the partition wall from the end on the exhaust gas discharge side, and the second region a third region where the first region and the second region overlap, the first region containing Pd and/or Rh, the second region containing Pd and/or Rh, and formed within the partition wall The ratio of the pore diameter D in calculated from the pore distribution of the first region formed in the partition wall to the pore diameter D mid calculated from the pore distribution of the third region (D in / D mid ) is 1.2 or more, and the ratio (D out /D mid ) of the pore diameter D out calculated from the pore distribution of the second region formed in the partition wall to the pore diameter D mid is 1. Producing the exhaust gas purification catalyst having the catalyst layer of 2 or more,
A method for producing an exhaust gas purification catalyst.
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