JP2005238168A - Exhaust gas purification catalyst and apparatus for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の内燃機関から排出されるガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)及び窒素酸化物(NOx)を浄化する触媒に関し、特に高い浄化性能を維持することができる触媒とそれを使用した排気ガス浄化装置に関する。よし詳しくは、理論空燃比より高い空燃比で燃焼させて生じる排気ガス中のNOxを浄化するためのリーンNOx触媒とそれを使用した排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to a catalyst for purifying carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), and nitrogen oxide (NOx) contained in a gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile, and maintains particularly high purification performance. The present invention relates to a catalyst that can be used and an exhaust gas purification apparatus using the catalyst. More specifically, the present invention relates to a lean NOx catalyst for purifying NOx in exhaust gas generated by combustion at an air-fuel ratio higher than the stoichiometric air-fuel ratio, and an exhaust gas purification apparatus using the same.
近年、省資源・CO2排出量低減の流れの中で、低燃費自動車としてリーンバーン車、希薄燃焼で運転されるDI(Direct-Injection)車、ディーゼルエンジン車等が期待されている。これらのエンジンでは燃料より空気の多い状態で運転されるため、その排気ガス中には酸素が過剰に含まれている。 In recent years, lean burn vehicles, DI (Direct-Injection) vehicles driven by lean combustion, diesel engine vehicles, etc. are expected as fuel-efficient vehicles in the trend of resource saving and CO 2 emission reduction. Since these engines are operated in a state where there is more air than fuel, the exhaust gas contains excessive oxygen.
このような酸素が過剰に含まれるような排気ガスを自動車用ガソリンエンジンの排気ガス浄化に用いられる一般的な三元触媒で浄化した場合、排気ガス中のHC及びCOは浄化できるが、NOxを浄化することはできない。このため、希薄燃焼空燃比において高効率でNOxを効果的に浄化できる触媒(リーンNOx触媒)の開発が進められている。このようなリーンNOx触媒としては、例えば、NOxを一旦吸着材等に捕捉した後、捕捉したNOxを還元浄化する触媒が知られている。 When such exhaust gas containing excessive oxygen is purified with a general three-way catalyst used for exhaust gas purification of automobile gasoline engines, HC and CO in the exhaust gas can be purified, but NOx is reduced. It cannot be purified. For this reason, development of a catalyst (lean NOx catalyst) capable of effectively purifying NOx with high efficiency at a lean combustion air-fuel ratio is underway. As such a lean NOx catalyst, for example, a catalyst that once traps NOx in an adsorbent and then reduces and purifies the trapped NOx is known.
一般に三元触媒やリーンNOx触媒といった自動車排気ガス浄化用触媒は、主にモノリス構造を有するハニカム状基体のセル内表面に触媒活性成分を担持した担体を保持する構成を有する。ここで触媒活性成分とは、排気ガス浄化に関与する成分をいう。担体は触媒活性成分を分散保持するためのものであり、各種の金属酸化物や複合酸化物が適用されるが、アルミナまたはアルミナを主成分とする材料が多用される。モノリス構造体の材料には、コージェライトが耐熱衝撃性に優れるために多用されている。 In general, an automobile exhaust gas purification catalyst such as a three-way catalyst or a lean NOx catalyst has a configuration in which a carrier carrying a catalytically active component is held on a cell inner surface of a honeycomb substrate mainly having a monolith structure. Here, the catalytically active component refers to a component involved in exhaust gas purification. The carrier is used for dispersing and holding the catalytically active component, and various metal oxides and composite oxides are applied, but alumina or a material mainly composed of alumina is frequently used. Cordierite is frequently used as a material for the monolith structure because of its excellent thermal shock resistance.
リーンNOx触媒としては、NaやKといったアルカリ金属又はSrやBaといったアルカリ土類金属を主成分とするNOx捕捉成分と、Pt、Rh、Pdといった貴金属を主成分とするNOxの酸化還元成分と、HC、CO等を酸化させるための成分とから構成されるものが知られている(例えば、特開平8−141394号公報、特開平11−114422号公報等)。 As the lean NOx catalyst, a NOx trapping component mainly composed of an alkali metal such as Na or K or an alkaline earth metal such as Sr or Ba, and a redox component of NOx mainly composed of a noble metal such as Pt, Rh, Pd, Those composed of components for oxidizing HC, CO, etc. are known (for example, JP-A-8-141394, JP-A-11-114422, etc.).
自動車用の排気浄化装置に用いる触媒に要求される重要な特性の一つに、長期間にわたる使用に耐えうるような特性、いわゆる耐久性がある。特に、高い温度の排気ガスにさらされても、高い浄化率を保ちつつ長期間の使用に耐え得る特性、即ち熱耐久性が要求される。 One of the important characteristics required for a catalyst used in an exhaust emission control device for automobiles is a characteristic that can withstand long-term use, that is, durability. In particular, even when exposed to high-temperature exhaust gas, characteristics that can withstand long-term use while maintaining a high purification rate, that is, heat durability are required.
ところで、従来のリーンNOx触媒では、NOx捕捉成分(特に、アルカリ金属)が高温の排気ガスにさらされると、固体表面を伝って触媒層中を移動したり又は溶融・蒸発して気相中を拡散して、コージェライト基体中のシリカと結合したり、或はPt、Rh、Pd等の貴金属触媒表面を覆ってその酸化還元活性を低下させたりすることが問題であった。この特性はNa,K等のアルカリ金属、特に原子番号の大きな元素例えばK、Cs等で顕著である。このため従来の排気ガス浄化触媒は、長期間の使用にともなって触媒層中のNOx捕捉成分が減少し、結果として触媒活性の低下を招く等、その耐久性に問題があった。 By the way, in the conventional lean NOx catalyst, when the NOx trapping component (especially alkali metal) is exposed to a high temperature exhaust gas, it moves through the catalyst layer along the solid surface or melts and evaporates in the gas phase. Diffusing and bonding with silica in the cordierite substrate, or covering the surface of a noble metal catalyst such as Pt, Rh, Pd, etc., reduces its redox activity. This characteristic is conspicuous for alkali metals such as Na and K, particularly elements having a large atomic number, such as K and Cs. For this reason, the conventional exhaust gas purification catalyst has a problem in its durability, for example, the NOx trapping component in the catalyst layer decreases with long-term use, resulting in a decrease in catalyst activity.
この問題に対して、特開2002-361083では、NOx補足成分(アルカリ金属)を含有する担体層中に微小空洞を形成し、NOx補足成分のコージェライト基体中への移動や浸透を防止する方法を開示している。この方法では、固体中あるいは固体表面を経由してのNOx補足成分の基体への移動抑制には有効であるが、気相拡散による移動を防ぐことが出来ない。 In order to solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-361083 forms a microcavity in a carrier layer containing a NOx supplement component (alkali metal) to prevent the NOx supplement component from moving into or penetrating into the cordierite substrate. Is disclosed. This method is effective in suppressing the movement of the NOx supplement component to the substrate in the solid or via the solid surface, but it cannot prevent the movement due to gas phase diffusion.
そこで、触媒層からコージェライト担体へのアルカリ金属の気相拡散を防止する触媒として、特開2001−129402号公報は、触媒層とコージェライト基体との間に抑制層(シリカ層又はチタニア層)を設け、触媒層中のアルカリ金属がコージェライト基体に気相拡散するのをブロックする触媒を開示している。しかしながら、これは気孔率やアルカリ金属への親和性という観点から論じておらず、、固体中又は固体表面を経由する抑制対策については考慮されていない。 Therefore, as a catalyst for preventing vapor phase diffusion of alkali metal from the catalyst layer to the cordierite carrier, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-129402 discloses a suppression layer (silica layer or titania layer) between the catalyst layer and the cordierite substrate. And a catalyst that blocks the alkali metal in the catalyst layer from vapor-phase diffusing into the cordierite substrate. However, this is not discussed from the viewpoint of porosity and affinity for alkali metals, and no countermeasures for suppression in the solid or via the solid surface are considered.
本発明は、上記問題点を解決し、NOx補足成分(特にアルカリ金属)の気相を経由した移動と固相を経由した移動との両方を物理的に抑制することにより、高いNOx浄化能力を持続できる耐久性に優れた排気ガス浄化触媒を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and physically suppresses both movement of the NOx supplement component (particularly alkali metal) via the gas phase and movement via the solid phase, thereby providing a high NOx purification capability. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying catalyst having excellent durability that can be sustained.
本発明者らは、触媒活性成分を担持する担体と基体との間に緻密層を設けることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors have found that the above problem can be solved by providing a dense layer between a carrier supporting a catalytically active component and a substrate, and have completed the present invention.
即ち、本発明は以下の発明を包含する。
(1)触媒活性成分と該触媒活性成分を担持するための担体層と、該担体を保持するモノリス構造を有する基体とを備え、前記担体層と前記基体との間に、アルカリ金属に対する化学反応性が該基体のアルカリ金属に対する化学反応性よりも低く、且つ該基体の気孔率より低い気孔率を有し、該触媒活性成分の気相拡散移動を抑制する緻密層を設けた内燃機関用排気ガス浄化触媒。
(2)前記触媒活性成分が少なくとも1種のアルカリ金属を含むことを特徴とする前記(1)記載の内燃機関用排気ガス浄化触媒。
(3)前記緻密層が、TiO2、Al2O3、SiC、希土類金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、遷移金属酸化物及びSi/Al比が20以上のゼオライトからなる群より選択されることを特徴とする前記(2)記載の内燃機関用排気ガス浄化触媒。
(4)触媒活性成分がリーンNOx触媒である前記(1)〜(3)のいずれかに記載の内燃機関用排気ガス浄化触媒。
(5)前記担体層中に担体層中での触媒活性成分の移動を妨害する障壁をさらに設けたことを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれか1項記載の内燃機関用排気ガス浄化触媒。
(6)前記障壁が微小空洞、アンカー材又は移動抑制物質である前記(5)記載の内燃機関用排気ガス浄化触媒。
(7)前記(1)〜(6)のいずれかに記載の内燃機関用排気ガス浄化触媒を備えた内燃機関用排気ガス浄化装置。
That is, the present invention includes the following inventions.
(1) a catalyst active component, a carrier layer for supporting the catalyst active component, and a substrate having a monolith structure that holds the carrier, and a chemical reaction to an alkali metal between the carrier layer and the substrate. An exhaust for an internal combustion engine provided with a dense layer having a porosity lower than the chemical reactivity of the substrate with respect to the alkali metal and lower than the porosity of the substrate and suppressing the gas phase diffusion movement of the catalytically active component Gas purification catalyst.
(2) The exhaust gas purification catalyst for an internal combustion engine according to (1), wherein the catalytically active component contains at least one alkali metal.
(3) The dense layer is selected from the group consisting of TiO 2 , Al 2 O 3 , SiC, rare earth metal oxides, alkaline earth metal oxides, transition metal oxides, and zeolites having a Si / Al ratio of 20 or more. The exhaust gas purifying catalyst for an internal combustion engine according to the above (2), characterized in that:
(4) The exhaust gas purification catalyst for an internal combustion engine according to any one of (1) to (3), wherein the catalytically active component is a lean NOx catalyst.
(5) The exhaust for an internal combustion engine according to any one of (1) to (4), wherein a barrier is further provided in the carrier layer to prevent movement of the catalytically active component in the carrier layer. Gas purification catalyst.
(6) The exhaust gas purification catalyst for an internal combustion engine according to (5), wherein the barrier is a microcavity, an anchor material, or a movement suppressing substance.
(7) An exhaust gas purification device for an internal combustion engine comprising the exhaust gas purification catalyst for an internal combustion engine according to any one of (1) to (6).
本発明によれば、触媒活性成分を担持するための担体と、該担体を保持するモノリス構造を有する基体とを備え、前記担体と基体との界面に前記触媒活性成分の基体への気相拡散移動を抑制するための緻密層を設けることにより、熱耐久性に優れ、高いNOx浄化効果を持続できる内燃機関用排気ガス浄化触媒が提供される。 According to the present invention, a carrier for supporting a catalytically active component and a substrate having a monolith structure for holding the carrier are provided, and gas phase diffusion of the catalytically active component to the substrate at the interface between the carrier and the substrate. By providing a dense layer for suppressing movement, an exhaust gas purification catalyst for an internal combustion engine that is excellent in thermal durability and can maintain a high NOx purification effect is provided.
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の触媒は、触媒活性成分と該触媒活性成分を担持するための担体と、該担体を保持するモノリス構造を有する基体とを備え、前記担体層と前記基体との間に、アルカリ金属に対する化学反応性が該基体のアルカリ金属に対する化学反応性よりも低く、且つ該基体の気孔率より低い気孔率を有し、前記触媒活性成分の気相拡散移動を抑制する緻密層を設けることによりアルカリ金属成分の気相拡散経路及び/又は固相拡散経路を制限し、該触媒活性成分と基体との反応を抑制し、その結果として担体中の触媒活性成分(特に、アルカリ金属)担持量低下を最小限に抑えることを最大の特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The catalyst of the present invention comprises a catalytically active component, a carrier for supporting the catalytically active component, and a substrate having a monolith structure that holds the carrier, and the catalyst layer is provided between the carrier layer and the substrate with respect to an alkali metal. An alkali layer is provided by providing a dense layer having a lower chemical reactivity than an alkali metal of the substrate and a lower porosity than that of the substrate, and suppressing the gas phase diffusion movement of the catalytically active component. Limiting the gas phase diffusion path and / or solid phase diffusion path of the metal component to suppress the reaction between the catalytically active component and the substrate, resulting in a decrease in the supported amount of the catalytically active component (especially alkali metal) in the support. The biggest feature is minimization.
本発明で用いられる触媒活性成分は排気ガスの浄化に関与する成分であり、例えば、NOxを補足(及び/又は吸蔵)するためのアルカリ金属やアルカリ土類金属を含む触媒、NOxの酸化/還元並びにHC、CO等の酸化のためのPt、Rh、Pd等の貴金属を含む触媒が挙げられる。前記アルカリ金属としては、例えば、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr等が挙げられ、前記アルカリ土類金属としては、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra等が挙げられる。 The catalytically active component used in the present invention is a component involved in exhaust gas purification, for example, a catalyst containing an alkali metal or an alkaline earth metal for supplementing (and / or storing) NOx, or oxidation / reduction of NOx. And catalysts containing noble metals such as Pt, Rh and Pd for oxidation of HC, CO and the like. Examples of the alkali metal include Li, Na, K, Rb, Cs, and Fr. Examples of the alkaline earth metal include Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Ra.
本発明で用いられる担体は触媒活性成分を分散保持させるためのものであり、その材料としては上記触媒活性成分を分散保持できるものであれば特に限定されるものではない。 The carrier used in the present invention is for dispersing and holding the catalytically active component, and the material is not particularly limited as long as it can disperse and hold the catalytically active component.
また、モノリス構造体を有する基体の材料としては特に限定されるものではないが、耐熱衝撃性に優れていることからコージェライトが好ましい。 Further, the material of the substrate having the monolith structure is not particularly limited, but cordierite is preferable because it has excellent thermal shock resistance.
次に、本発明で用いられる緻密層について説明する。
本発明で用いられる緻密層は上記担体中の前記触媒活性成分の基体への気相拡散移動を抑制するためのものであり、そのアルカリ金属との化学反応性(親和性)は基体とアルカリ金属とのそれよりも低く、且つその気孔率が基体のそれよりも低いことを特徴とする。ここで、気孔率とは材料の全体積に占める気孔(空隙)体積の割合として定義される。気孔率が小さい緻密層であるほど触媒活性成分の気相拡散を効果的に防止できる。そして、緻密層を構成する材料としては、耐熱性を有し、そして触媒活性成分に対する反応性が基体のそれよりも低い材料が好ましい。
Next, the dense layer used in the present invention will be described.
The dense layer used in the present invention is for suppressing the gas phase diffusion movement of the catalytically active component in the carrier to the substrate, and its chemical reactivity (affinity) with the alkali metal is between the substrate and the alkali metal. And its porosity is lower than that of the substrate. Here, the porosity is defined as the ratio of the pore (void) volume to the total volume of the material. A dense layer having a smaller porosity can effectively prevent gas phase diffusion of the catalytically active component. And as a material which comprises a dense layer, the material which has heat resistance and the reactivity with respect to a catalytically active component is lower than that of a base | substrate is preferable.
上記の条件を満たす材料としては、例えば、TiO2,Al2O3(特にα−アルミナ)、SiC、さらにCeO2、La2O3等の希土類金属酸化物、SrO、BaO、CaO等のアルカリ土類金属酸化物、Cr2O3、MnO2、Fe2O3等の遷移金属酸化物、Si/Al比の低い(例えば、20以上)ゼオライト等が挙げられる。 Examples of materials that satisfy the above conditions include TiO 2 , Al 2 O 3 (particularly α-alumina), SiC, rare earth metal oxides such as CeO 2 and La 2 O 3 , and alkalis such as SrO, BaO, and CaO. Examples include earth metal oxides, transition metal oxides such as Cr 2 O 3 , MnO 2 , and Fe 2 O 3 , zeolites having a low Si / Al ratio (for example, 20 or more), and the like.
また、触媒活性成分(特にアルカリ金属成分)の担体層中での固相移動を妨害する障壁を該担体層中にさらに設けてもよい。このような、触媒活性成分の担体層中での固相移動を妨害するための障壁としては、例えば担体層中に微小空洞を設けたり(即ち、多孔質担体)、アンカー材や移動抑制物質を添加したりすることが挙げられる。これにより、触媒活性成分中のアルカリ金属の気相拡散の抑制とともに、固相拡散の抑制(アルカリアタックの防止)も達成することができる。 Moreover, you may provide further the barrier which prevents the solid-phase transfer in the support | carrier layer of a catalyst active component (especially alkali metal component) in this support | carrier layer. As such a barrier for preventing the solid phase movement of the catalytically active component in the carrier layer, for example, a microcavity is provided in the carrier layer (that is, a porous carrier), an anchor material or a migration inhibitor is used. And may be added. Thereby, it is possible to achieve suppression of solid phase diffusion (prevention of alkali attack) as well as suppression of vapor phase diffusion of alkali metal in the catalytically active component.
本発明の排気ガス浄化触媒は以下のようにして製造することができる。例えば、コージェライトハニカム等の基体を上記のような緻密層の材料(又はその前駆体)を含むゾル、溶液若しくはスラリーに浸漬・含浸するか、又はそれらを基体に噴霧し、次いで必要に応じてそれを乾燥し、焼成することにより基体表面に緻密層が形成される。続いて、含浸法等の通常の方法により触媒活性成分を担持した担体を緻密層上に保持させて本発明の排気ガス浄化触媒を得ることができる。 The exhaust gas purification catalyst of the present invention can be produced as follows. For example, a substrate such as a cordierite honeycomb is immersed or impregnated in a sol, solution or slurry containing the dense layer material (or a precursor thereof) as described above, or they are sprayed onto the substrate, and then as necessary. A dense layer is formed on the surface of the substrate by drying and firing it. Subsequently, the exhaust gas purification catalyst of the present invention can be obtained by holding the carrier carrying the catalytically active component on the dense layer by an ordinary method such as an impregnation method.
例えば、コージェライトハニカム基体上にチタニア緻密層を形成させる場合には、コージェライトハニカムをチタニアゾルを含む溶液に浸漬し、これを引き上げて乾燥・焼成してチタニアをコージェライト表面に結着させ、ハニカムセル内壁にチタニアコート層の緻密層を形成させることができる。続いて、アルカリ金属成分、貴金属等の触媒成分を含浸法等で担持して排気ガス浄化触媒とすることができる。 For example, in the case of forming a dense titania layer on a cordierite honeycomb substrate, the cordierite honeycomb is immersed in a solution containing titania sol, pulled up, dried and fired to bind titania to the cordierite surface, and the honeycomb. A dense layer of a titania coat layer can be formed on the cell inner wall. Subsequently, catalyst components such as alkali metal components and noble metals can be supported by an impregnation method or the like to provide an exhaust gas purification catalyst.
以上の方法で、NOx捕捉成分の移動抑制のための緻密層を有する排気ガス浄化触媒を作ることができる。これによって長時間、高いNOx浄化率を持続することができる触媒、またその触媒を使用した浄化装置が実現する。 With the above method, an exhaust gas purification catalyst having a dense layer for suppressing movement of NOx trapping components can be produced. As a result, a catalyst capable of maintaining a high NOx purification rate for a long time and a purification device using the catalyst are realized.
以下、図面により本発明の排気ガス浄化触媒の具体例を示す。
図1は特に緻密層を設けていない排気ガス浄化触媒(A;従来の触媒)と、チタニアの緻密層4を設けた排気ガス浄化触媒(B;本発明の触媒)との比較を示している。従来の触媒(A)ではコージェライト基体2上に、NOx補足成分(例えば、Na、K、Cs等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属)等の触媒活性成分3を担持するアルミナ担体層1が直接接しているが、これに対して本発明の触媒(B)ではコージェライト基体2とアルミナ担体層1との間にチタニアからなる緻密層4が存在する。本発明の触媒(B)では、チタニア緻密層4により触媒活性成分3の基体2への気相拡散が抑制される。したがって、本発明の触媒(B)では長時間にわたって高いNOx浄化率を保持することができる。
Hereinafter, specific examples of the exhaust gas purification catalyst of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a comparison between an exhaust gas purification catalyst not provided with a dense layer (A: conventional catalyst) and an exhaust gas purification catalyst provided with a titania dense layer 4 (B: catalyst of the present invention). . In the conventional catalyst (A), an
図2は、図1に記載された本発明の触媒(B)において、緻密層としてチタニアに代えてカルシア(CaO)又はα−アルミナを用いた排気ガス浄化触媒の例である。 FIG. 2 is an example of an exhaust gas purification catalyst using calcia (CaO) or α-alumina instead of titania as the dense layer in the catalyst (B) of the present invention described in FIG.
また、図3は、基体2と担体層1との間に緻密層を有し、さらに担体層1内に空隙(微小空洞)7を設けた排気ガス浄化触媒の例である。これにより、触媒活性成分の基体への気相拡散だけでなく、固相拡散による移動も抑制することができ、長時間にわたって高いNOx浄化率を持続できる。
FIG. 3 shows an example of an exhaust gas purification catalyst having a dense layer between the
また、図4は、図3中の空隙7に代えて、触媒活性成分の基体2への固相拡散による移動を抑制する成分であるアンカー材又は移動抑制物質8を担体層1中に設けた排気ガス浄化触媒の例である。これにより、触媒活性成分の基体への気相拡散だけでなく、固相拡散による移動も抑制することができ、長時間にわたって高いNOx浄化率を持続できる。
In FIG. 4, instead of the gap 7 in FIG. 3, an anchor material or a movement suppressing substance 8, which is a component that suppresses the movement of the catalytically active component to the
以下に、本発明の排気ガス浄化触媒の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例により制限されるものではない。 Examples of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
以下のようにして、本発明の排気ガス浄化触媒を製造した。
チタニアゾルをコージェライトハニカムに担持量が20g/Lとなるまで担持した。その後、アルミナ、硝酸、アルミナ前駆体及び精製水からなるアルミナスラリーをコージェライトハニカム上にアルミナ担持量が190g/Lとなるまでコーティングし、乾燥・焼成して、緻密層を有するアルミナコートハニカムを作成した。こうして作製したハニカムをジニトロジアンミンPt溶液及びジニトロジアンミンPd溶液を主成分とする貴金属溶液に含浸して焼成し、さらにNa、Kを主成分とするNOx捕捉成分溶液に含浸して焼成した。
(Example 1)
The exhaust gas purification catalyst of the present invention was produced as follows.
The titania sol was supported on a cordierite honeycomb until the supported amount reached 20 g / L. After that, an alumina slurry composed of alumina, nitric acid, an alumina precursor and purified water is coated on a cordierite honeycomb until the supported amount of alumina becomes 190 g / L, dried and fired to produce an alumina-coated honeycomb having a dense layer. did. The honeycomb thus prepared was impregnated and fired with a noble metal solution mainly composed of dinitrodiammine Pt solution and dinitrodiammine Pd solution, and further impregnated with a NOx trapping component solution mainly composed of Na and K.
(比較例1)
緻密層を設けない以外は実施例1と同様にして排気ガス浄化触媒を製造した。
熱耐久性試験
上記実施例1及び比較例1の各ハニカム触媒について、空気雰囲気炉中で830℃×60hrの熱耐久処理を行った。熱耐久試験後の各触媒をモデルガス試験装置を用いて、NOx浄化性能の評価を行った。触媒中に実車のストイキ燃焼排気ガスを模擬したモデルガスを流通させ、次にリーンバーン燃焼を模擬したモデルガスに切り替えた。ストイキガスからリーンガスへ切替え後、1分後における触媒のNOx浄化率を下式にて算出した。
NOxの浄化率(%)=(1−(触媒出口部におけるNOx濃度/触媒入口部におけるNOx濃度))×100
(Comparative Example 1)
An exhaust gas purification catalyst was produced in the same manner as in Example 1 except that the dense layer was not provided.
Thermal durability test About each honeycomb catalyst of the said Example 1 and the comparative example 1, the thermal durability process of 830 degreeC x 60 hr was performed in the air atmosphere furnace. Each catalyst after the thermal endurance test was evaluated for NOx purification performance using a model gas test apparatus. A model gas simulating an actual vehicle stoichiometric combustion exhaust gas was circulated in the catalyst, and then switched to a model gas simulating lean burn combustion. After switching from stoichiometric gas to lean gas, the NOx purification rate of the catalyst after 1 minute was calculated by the following equation.
NOx purification rate (%) = (1− (NOx concentration at catalyst outlet / NOx concentration at catalyst inlet)) × 100
このときガス温度を300〜500℃の間で変化させ触媒性能の温度依存性について評価した。その評価例を図5に示す。図5から明らかなように、実施例1の触媒を用いた場合のNOx浄化率は、300〜500℃の全ての温度領域において比較例1の触媒を用いた場合のNOx浄化率を上まわった。最大で15%程度の浄化率の向上が観察された。これは、アルカリ金属成分の、モノリス基体への移動が抑制された結果である。このように比較的容易な方法で熱耐久性能の優れた触媒を得ることができる。 At this time, the gas temperature was changed between 300-500 degreeC, and the temperature dependence of catalyst performance was evaluated. An example of the evaluation is shown in FIG. As is clear from FIG. 5, the NOx purification rate when the catalyst of Example 1 was used exceeded the NOx purification rate when the catalyst of Comparative Example 1 was used in all temperature regions of 300 to 500 ° C. . An improvement in purification rate of up to about 15% was observed. This is a result of suppressing the movement of the alkali metal component to the monolith substrate. Thus, a catalyst having excellent heat durability can be obtained by a relatively easy method.
本発明の排気ガス浄化用触媒は内燃機関から排出されるガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)及び窒素酸化物(NOx)を浄化する触媒として有用である。特に、理論空燃比より高い空燃比で燃焼させる内燃機関の排気ガス中のNOxを浄化するためのリーンNOx触媒として有用である。 The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is useful as a catalyst for purifying carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC) and nitrogen oxides (NOx) contained in gas discharged from an internal combustion engine. In particular, it is useful as a lean NOx catalyst for purifying NOx in exhaust gas of an internal combustion engine that is burned at an air / fuel ratio higher than the stoichiometric air / fuel ratio.
1…触媒活性成分を担持する担体(アルミナ層等)
2…基体(コージェライト等)
3…触媒活性成分(NOx捕捉成分等)
4…緻密層(チタニア層)
5…緻密層(カルシア層)
6…緻密層(α−アルミナ層)
7…空隙(微小空洞)
8…アンカー材
1 ... Support for supporting catalytically active components (alumina layer, etc.)
2 ... Substrate (cordierite, etc.)
3 ... Catalyst active component (NOx trapping component, etc.)
4 ... Dense layer (titania layer)
5 ... Dense layer (calcia layer)
6 ... dense layer (α-alumina layer)
7 ... Void (microcavity)
8 ... Anchor material
Claims (7)
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