JP4459346B2 - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスを浄化する排ガス浄化用触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスは、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害成分を含有している。この排気ガスをそのまま排出することは、公害や環境の悪化を引き起こす。このため、これらの成分を含む排気ガスは、排ガス浄化用触媒等を用いて浄化された後に大気中に排出されている。
【０００３】
排ガス浄化用触媒は、触媒担体基材の表面にアルミナ等からなる担持層をもうけ、この担持層に触媒貴金属を担持させた構成を有している。また、この排ガス浄化用触媒は、触媒担体基材の形状により、モノリス形状、粒状、あるいはパイプ状等に分類される。さらに、触媒担体基材の材質としては、高温の排気ガスに曝されることから、耐熱性材料が用いられ、このような材質として、たとえば、コーディエライト等のセラミックス、ステンレス等の耐熱性金属等をあげることができる。
【０００４】
排ガス浄化用触媒は、排気ガスに含まれるＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを、担持層に担持された触媒貴金属により無害な窒素、二酸化炭素、水に変換することで排ガスの浄化を行っている。ここで、排ガス浄化用触媒による排ガスの浄化において、ＨＣの浄化は、排気ガス温度の影響を強く受け、一般に３００℃以上の温度においておこなわれる。このため、エンジン始動直後におけるような、排気ガス温度が低い時には、排気ガス中のＨＣは、貴金属触媒の触媒活性が低く浄化がむずかしかった。
【０００５】
しかも、エンジン始動直後には、大量のＨＣが排出されている。さらに、ＨＣがエミッション中に占める割合も大きくなっており、低温時のＨＣの排出を抑制することが排気ガス浄化において重要な問題となっていた。
【０００６】
このＨＣの排出を抑制した排ガス浄化用触媒としては、触媒担体基材の表面にアルミナ等よりなる担持層を形成し、この担持層上に、ＨＣ浄化をになう触媒貴金属とＮＯｘおよびＣＯの浄化をになう触媒貴金属とを触媒担体の軸方向にわけて担持させた排ガス浄化用触媒や、ＨＣ浄化をになう触媒貴金属とＮＯｘおよびＣＯの浄化をになう触媒貴金属とが、積層した構造に形成された排ガス浄化用触媒があった。
【０００７】
さらに、ＨＣ浄化をになう触媒と、ＮＯｘ浄化をになう触媒とを、別々の触媒として形成し、排ガスの流れる方向にそって配置した排ガス浄化用触媒があった。このような排ガス浄化用触媒は、エンジン始動時のような低温での排ガス浄化性能を向上させようとすると、それぞれ機能の異なる触媒が必要となり、触媒システムとしてのコストが上昇するという問題を有していた。さらに、触媒数が増えることにより排気システムの圧力損失が大きくなり、エンジンの負担が大きくなるとともに、担持される触媒貴金属の担持量が増大することによるコストの上昇を招くためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、エンジン始動直後のような低温域においても有効な浄化特性を示す、すなわち、ライトオフ性能に優れた排ガス浄化用触媒を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明者等は検討を重ねた結果、排ガス流入口側のＰｄを担持したフロント部と、排ガス流出口側の触媒貴金属を担持したリア部と、が一体に形成された排ガス浄化用触媒において、フロント部の触媒担持層を形成するためのウォッシュコートスラリーのコート量を低減させることで上記課題を解決できることを見出した。なお、本発明において、ウォッシュコートスラリーのコート量とは、ウォッシュコートスラリーが触媒担体基材表面で乾燥した状態にあるときの量を示している。
【００１０】
すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、軸方向に排ガスが通過する管状通路を有する触媒担体基材と、触媒担体基材の排ガスの上流側の表面にＡｌ２Ｏ３からなるウォッシュコートスラリーを１０〜１５０ｇ／Ｌでコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層上に１〜２０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、からなるフロント部と、フロント部が形成された触媒担体基材の表面であって排ガスの下流側の表面にＡｌ２Ｏ３とＣｅ酸化物とを重量比で１：１〜２０：１の割合で有するウォッシュコートスラリーを１５０〜２５０ｇ／Ｌでコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層上に担持された触媒貴金属と、からなるリア部と、からなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の排ガス浄化用触媒は、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量より少ないことから、フロント部の触媒熱容量がリア部より小さくなっている。このため、フロント部は、排ガスにより加熱されることで、Ｐｄが触媒活性を発揮する温度にまですみやかに到達し、排ガスの浄化を行うことができる。また、Ｐｄ自身も低温での触媒活性に優れているため、ライトオフ性能に優れた排ガス浄化用触媒となっている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒担体基材と、フロント部と、リア部と、からなる。
【００１３】
触媒担体基材は、軸方向に排ガスが通過する管状通路を有する部材である。すなわち、その内部を排ガスが通過する管状通路を有する構造とすることで、排ガス浄化用触媒は排ガスとの接触面積を大きくすることができ、排ガスの浄化能を向上させる。このような排ガス浄化用触媒としては、たとえば、モノリスハニカム担体等の触媒担体基材をあげることができる。また、触媒担体基材は、従来の排ガス浄化用触媒に用いられる材質を用いられることができ、たとえば、コーディエライトなどの耐熱性セラミックス、耐熱性金属等の材質を用いることができる。
【００１４】
フロント部は、排ガスの上流側の触媒担体基材の表面にＡｌ2Ｏ3からなるウォッシュコートスラリーを１０〜１５０ｇ／Ｌでコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層上に１〜２０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、からなる。ここで、フロント部の排ガスの上流側とは、詳しくは、排ガス浄化用触媒として用いられたときに、排ガスが管状通路を通るときに、排ガスが管状通路に供給される側を示す。
【００１５】
フロント側担持層は、排ガスの上流側の触媒担体基材の表面に形成され、Ａｌ2Ｏ3からなるウォッシュコートスラリーを１０〜１５０ｇ／Ｌでコートして形成される。すなわち、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量を１０〜１５０ｇ／Ｌとすることで、フロント部における熱容量を低減させている。フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量が１０ｇ／Ｌ未満では、触媒貴金属（Ｐｄ）を所定量担持することができなくなるとともに、排ガスの接触面積が低減して十分な触媒浄化能が得られなくなり、１５０ｇ／Ｌを超えてコートするとフロント部の熱容量が大きくなり、触媒活性を示す温度にまで触媒床温が上昇する時間がかかり、ライトオフ性能が向上しなくなる。
【００１６】
フロント側担持層のウォッシュコートスラリーは、ＢａＯを有していることが好ましい。フロント側担持層のウォッシュコートスラリーがＢａＯを有することで、フロント部に担持されたＰｄのＨＣ被毒を抑えることで、ＨＣ分解能の低下を抑えることができる。
【００１７】
ＢａＯは、ＢａＯとＡｌ2Ｏ3との重量比が１：２０〜２：３の割合でウォッシュコートスラリーに含まれることが好ましい。ウォッシュコートスラリーのＢａＯとＡｌ2Ｏ3との重量比が１：２０より小さくなるとＢａＯ添加の効果が見られず、２：３より大きくなっても添加の効果の上昇が見られなくなる。
【００１８】
Ｐｄは、フロント側担持層上に１〜２０ｇ／Ｌで担持される。Ｐｄは、ＨＣ分解を行うとともに低温での触媒活性に優れているため、低温時においても、排ガス中のＨＣを十分に分解することができる。
【００１９】
リア部は、排ガスの下流側の触媒担体基材の表面にＡｌ2Ｏ3とＣｅ酸化物とを重量比で１：１〜２０：１の割合で有するウォッシュコートスラリーを１５０〜２５０ｇ／Ｌでコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層上に担持された触媒貴金属と、からなる。ここで、リア部の排ガスの下流側とは、詳しくは、排ガス浄化用触媒として用いられたときに、排ガスが管状通路を通るときに、排ガスが管状通路から排出される端部側を示す。
【００２０】
リア側担持層は、排ガスの下流側の触媒担体基材の表面にＡｌ2Ｏ3とＣｅ酸化物とを重量比で１：１〜２０：１の割合で有するウォッシュコートスラリーを１５０〜２５０ｇ／Ｌでコートして形成される。すなわち、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量をフロント側担持層のコート量より多くすることで、十分な量の触媒貴金属を担持させることができる。
【００２１】
また、リア側担持層を形成するウォッシュコートスラリーは、Ａｌ2Ｏ3とＣｅ酸化物とを重量比で１：１〜２０：１の割合で有する。ウォッシュコートスラリーがＣｅ酸化物を有することで、リア側担持層にＣｅ酸化物を含有させることができ、排ガス浄化用触媒の浄化性能を向上させる。すなわち、Ｃｅ酸化物を担持層に含有させることで、担持層の熱安定性が向上するとともに、三元触媒における酸素の貯蔵、放出を行い理論空燃比から外れたときの浄化性能の低下を小さくする。
【００２２】
ここで、ウォッシュコートスラリーのＣｅ酸化物がＡｌ2Ｏ3との重量比で２０分の１より小さくなると、Ｃｅ酸化物の添加の効果が見られなくなり、１より大きくなると接触面積が小さくなり、触媒性能が低下する。
【００２３】
ここで、Ｃｅ酸化物とは、Ｃｅの酸化物のみでなく、他の元素との複合酸化物をも含む。このようなＣｅ酸化物としては、Ｃｅ−Ｚｒ複合酸化物、Ａｌ−Ｃｅ−Ｚｒ複合酸化物、Ｙ−Ｃｅ−Ｚｒ複合酸化物等の酸化物をあげることができる。
【００２４】
さらに、ウォッシュコートスラリーは、通常の排ガス浄化用触媒の担持層に含まれる添加剤を含有していてもよい。このような添加剤としては、Ｌａ塩等の添加剤をあげることができる。
【００２５】
リア部のリア側担持層のコート量は、フロント部のコート量に対して１．３〜２５倍であることが好ましい。
【００２６】
リア部は、フロント部と体積比で１〜１５倍であることが好ましい。リア部は、排ガス浄化用触媒に三元性の浄化性能を付与する部分であり、リア部の体積がフロント部の体積の１〜１５倍とすることで十分な浄化性能を発揮することができる。ここで、リア部とフロント部の体積比は、触媒担体はその形状が同一径の棒状であるときには、リア部およびフロント部の軸方向の長さの比をとることで求めることができる。
【００２７】
触媒貴金属は、Ｐｔ、ＰｄおよびＲｈの少なくとも一種であることが好ましい。すなわち、リア部に触媒活性を付与するための触媒貴金属をＰｔ、ＰｄおよびＲｈの少なくとも一種とすることで、リア部に三元性の触媒性能を付与できる。
フロント側担持層は、ウォッシュコートスラリーを触媒担体基材の上流側の端部からコートしてなり、リア側担持層は、ウォッシュコートスラリーを触媒担体基材の下流側の端部からコートしてなることが好ましい。
フロント側担持層とリア側担持層とは、重なり合わないように形成されることが好ましい。
【００２８】
（触媒の昇温）
フロント部のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を少なくすることで触媒の熱容量が小さくなり、触媒活性温度に素早く到達するようになることを、フロント部のウォッシュコートスラリーのコート量を変化させた排ガス浄化用触媒を用いて、触媒床温の上昇のしやすさを測定し、測定結果を図１に示した。
【００２９】
この触媒床温の測定は、フロント部のウォッシュコートスラリーのコート量が異なる排ガス浄化用触媒を作製し、それぞれの触媒を用いて入ガス温度と触媒床温の関係を測定した。
【００３０】
すなわち、フロント部のフロント側担持層が５０ｇ／Ｌ、１５０ｇ／Ｌおよび２５０ｇ／Ｌでウォッシュコートスラリーがコートされて形成された３種類の排ガス浄化用触媒を作製し、これらの排ガス浄化用触媒にエンジンからの排ガスを導入したときの触媒床温を測定した。
【００３１】
ここで、測定に用いられた排ガス浄化用触媒は、軸方向の長さが１００ｍｍのモノリス型の触媒であり、フロント部とリア部とが体積比で１：４で形成されていた。すなわち、排ガス浄化用触媒の上流側の２０ｍｍにフロント部が、下流側の８０ｍｍにリア部が形成されていた。なお、フロント部は、Ａｌ2Ｏ3からなるスラリーを５０ｇ／Ｌ、１５０ｇ／Ｌおよび２５０ｇ／Ｌでコートしたフロント側担持層と、フロント側担持層に上に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、からなり、リア部は、Ａｌ2Ｏ3とＣｅ酸化物とを重量比で８：５の割合で有するスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートしたリア側担持層と、リア側担持層にそれぞれ１．５ｇ／Ｌおよび０．３ｇ／Ｌで担持されたＰｔおよびＲｈとから形成されていた。
【００３２】
（評価試験）
フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量が異なる排ガス浄化用触媒を、実車試験機（排気量：２．２ｌ）に搭載して試験機を稼働させ、入ガス温度と触媒床温との関係を測定した。この測定結果を図１に示した。ここで、触媒床温の測定部位は、排ガス浄化用触媒の軸方向の中心部における温度であった。
【００３３】
また、実車走行試験機の稼働状況は、始動時から２２〜２３秒がアイドリング状態であり、その後の車速で示される走行状態は、ＬＡ＃４モードに規定された走行状態であった。
【００３４】
図１より、フロント部のウォッシュコートスラリーのコート量が小さいほど、触媒床温は高くなっていることがわかる。すなわち、ウォッシュコートスラリーのコート量が小さいほど、触媒の熱容量が減少していることから、触媒活性温度にまで素早く到達できることがわかる。
【００３５】
このため、本発明の排ガス浄化用触媒は、エンジン始動時のような排ガス温度が低温の場合においても、触媒活性温度に素早く到達することで、ＨＣ等の成分を浄化することができる。
【００３６】
（排ガス浄化用触媒の作製）
本発明の排ガス浄化用触媒は、たとえば、以下の製造方法により作製することができる。このとき、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、以下の方法に限定されるものではない。
【００３７】
本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒担体基材の表面に一方の端面側からフロント部を、他方の端面側からリア部を形成することで作製することができる。
【００３８】
詳しくは、フロント側担持層を形成するためのＡｌ2Ｏ3を有するウォッシュコートスラリーを触媒担体基材の一方の端面側から所定のコート量でコートした後に、乾燥、焼成し、乾燥後のフロント側担持層にＰｄ溶液を含浸させる等の方法を用いて、Ｐｄをフロント側担持層上に配置し、乾燥、焼成させることでフロント部を形成する。
【００３９】
つづいて、Ａｌ2Ｏ3とＣｅ酸化物とを有するウォッシュコートスラリーを、フロント側担持層が形成されていない端部側からモノリスハニカム担体にコートし、乾燥、焼成させてリア側担持層を形成した後に、触媒貴金属溶液にリア側担持層を接触、含浸させる等の方法を用いてリア側担持層上に触媒貴金属を配置し、乾燥、焼成させることでリア部を形成して、本発明の排ガス浄化用触媒は、製造できる。
【００４０】
なお、この触媒貴金属の担持は、複数種の触媒貴金属の混合溶液にリア側担持層を含浸させる方法でも、触媒貴金属ごとに別々に担持させる方法としても、どちらでもよい。
【００４１】
本発明の排ガス浄化用触媒は、フロント部の熱容量がリア部の熱容量に比べて小さく形成されているため、フロント部において、触媒活性を発揮する温度に素早く昇温できる。さらに、フロント部には、比較的低温でも触媒活性を示すＰｄを用いているため、エンジン始動時のように触媒の温度が低温の場合においても十分に排ガスの浄化を行うことができる。
【００４２】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【００４３】
本発明の実施例として、排ガス浄化用触媒を作製した。
【００４４】
（実施例１）
実施例１の排ガス浄化用触媒は、モノリスハニカム担体と、モノリスハニカム担体の一方の端部側にフロント部を、他方の端部側にリア部を形成した触媒である。また、モノリスハニカム担体の内部でのフロント部とリア部は、お互いの端部が接触して形成されている。この排ガス浄化用触媒を図２に示した。
【００４５】
詳しくは、円柱状のモノリスハニカム担体の一方の端面から２０ｍｍの幅で形成されたフロント部と、他方の端面から８０ｍｍの幅で形成されたリア部と、から構成されている。このとき、リア部の体積は、フロント部の体積の４倍であった。
【００４６】
モノリスハニカム担体は、コーディエライトにより形成されたφ９３ｍｍ、長さ１００ｍｍ、容量０．６７９Ｌの円柱状の触媒担体基材である。
【００４７】
フロント部は、モノリスハニカム担体の一方の端面から２０ｍｍの幅で形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層上に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄからなっている。
【００４８】
フロント側担持層は、Ａｌ2Ｏ3よりなるウォッシュコートスラリーを５０ｇ／Ｌでコートして形成された。
【００４９】
リア部は、モノリスハニカム担体の他方の端面から８０ｍｍの幅で形成されたリア側担持層と、リア側担持層上に担持された触媒貴金属とから構成される。
【００５０】
リア側担持層は、Ａｌ2Ｏ3とＣｅ酸化物とを重量比で８：５の割合で混合したリア側ウォッシュコートスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートして形成された。
【００５１】
実施例１の排ガス浄化用触媒は、以下の手順により作製された。
【００５２】
まず、モノリスハニカム担体の表面にフロント側担持層を形成したのちに、Ｐｄを担持させることでフロント部を形成した。
【００５３】
詳しくは、γ−アルミナ粉末１００ｇ、ベーマイト粉末３ｇ、硝酸アルミニウム９水塩４０％を４５ｇ、純水１１０ｇの割合で混合させたフロント側ウォッシュコートスラリーを調整し、このスラリーをモノリスハニカム担体の表面の一方の端部側に端面から２０ｍｍの幅でアルミナで５０ｇ／Ｌとなるようにコートした後に、乾燥させ、焼成させることでフロント側担持層が形成された。
【００５４】
つづいて、フロント側担持層にＰｄを担持させた。Ｐｄの担持は、フロント側担持層をＰｄ溶液に接触、含浸させることで行われた。詳しくは、８５ｇ／ＬのＰｄ水溶液にフロント側担持層を接触含浸させた後に、乾燥、焼成させることでフロント部に１０ｇ／Ｌの割合でＰｄを担持させた。
【００５５】
つづいて、フロント部の形成されていない他方の端部にリア部を形成した。リア部の形成は、リア側担持層を形成した後に、リア側担持層にＰｔおよびＲｈを担持させることで行われた。
【００５６】
詳しくは、γ−アルミナ粉末１００ｇ、ベーマイト粉末３ｇ、硝酸アルミニウム９水塩４０％６５ｇ、Ｃｅ−Ｚｒ複合酸化物６５ｇ、炭酸Ｌａ結晶３０ｇおよび純水１１０ｇの割合で混合させたリア側ウォッシュコートスラリーを調整し、このスラリーをフロント部が形成されたモノリスハニカム担体の他方の端面からフロント部と重複しないように１９５ｇ／Ｌでコートした後に、乾燥させ、焼成することでリア側担持層が形成された。
【００５７】
つづいて、リア側担持層にＰｔおよびＲｈを担持させた。ＰｔおよびＲｈの担持は、リア側担持層をＰｔを担持させた後に、Ｒｈを担持させることで行われた。詳しくは、０．７６ｇ／ＬのＰｔ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させる。つづいて、０．１５ｇ／ＬのＲｈ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させることでリア部に１．５ｇ／Ｌの割合でＰｔを、０．４ｇ／Ｌの割合でＲｈを担持させた。
【００５８】
（比較例１）
比較例１は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量と同じコート量でコートされた以外は実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。このとき、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量、フロント側担持層に担持されるＰｄおよびリア側担持層に担持されるＰｔおよびＲｈの担持量は、実施例１の排ガス浄化用触媒と同じ量であった。
【００５９】
詳しくは、比較例１は、モノリスハニカム担体表面に１９５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００６０】
比較例１の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００６１】
比較例１の作製は、モノリスハニカム担体の表面に、１９５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートしてフロント側担持層を形成した後に、Ｐｄを１０ｇ／Ｌの担持量で担持させることで行われた。このフロント側ウォッシュコートスラリーのコートおよびＰｄの担持は、実施例１の排ガス浄化用触媒の製造方法と同様にしてなされた。
【００６２】
その後、実施例１と同様にしてリア部を形成した。すなわち、リア側ウォッシュコートスラリーのコート量およびＰｔ、Ｒｈの担持量は、実施例１の排ガス浄化用触媒と同じ値となるように形成された。
【００６３】
以上の手順により、比較例１の排ガス浄化用触媒が作製された。
【００６４】
（比較例２）
比較例２は、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量がフロント側担持層のコート量と同じ量でコートされた以外は実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。このとき、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量、フロント側担持層に担持されるＰｄおよびリア側担持層に担持されるＰｔおよびＲｈの担持量は、実施例１の排ガス浄化用触媒と同じ量であった。
【００６５】
詳しくは、比較例２は、モノリスハニカム担体表面に５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、５０ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００６６】
比較例２の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００６７】
比較例２の排ガス浄化用触媒の作製は、実施例１と同様の手段でフロント部を形成した後に、リア側ウォッシュコートスラリーのコート量を少なくしたリア部を形成することで行われた。
【００６８】
フロント部の形成は、実施例１のフロント部の形成方法を用いて行われた。すなわち、フロント側ウォッシュコートスラリーのコート量が５０ｇ／Ｌ、Ｐｄの担持量が１０ｇ／Ｌで形成された。
【００６９】
リア部の形成は、モノリスハニカム担体のフロント部の形成されていない端部側にリア側ウォッシュコートスラリーを５０ｇ／Ｌでコートしてリア側担持層を形成した後に、ＰｔおよびＲｈを１．５ｇ／Ｌ、０．３ｇ／Ｌの担持量で担持させることで行われた。
【００７０】
以上の手順により、比較例２の排ガス浄化用触媒は作製された。
【００７１】
（実施例２）
実施例２は、リア部に担持されたＰｔの担持量を１．５ｇ／Ｌとするとともに、Ｐｄを０．５ｇ／Ｌの担持量で担持させた以外は実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００７２】
詳しくは、実施例２は、モノリスハニカム担体表面に５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．０ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔ、０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈおよび０．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｄと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００７３】
実施例２の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００７４】
実施例２の排ガス浄化用触媒の作製は、実施例１と同様の手段でフロント部を形成した後に、リア側担持層上にＰｔ、ＲｈおよびＰｄを担持させたリア部を形成することで行われた。
【００７５】
フロント部の形成は、実施例１のフロント部の形成方法を用いて行われた。すなわち、フロント側ウォッシュコートスラリーのコート量が５０ｇ／Ｌ、Ｐｄの担持量が１０ｇ／Ｌで形成された。
【００７６】
リア部の形成は、モノリスハニカム担体のフロント部の形成されていない端部側にリア側ウォッシュコートスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートしてリア側担持層を形成した後に、Ｐｔ、ＲｈおよびＰｄを１．０ｇ／Ｌ、０．３ｇ／Ｌ、０．５ｇ／Ｌの担持量で担持させることで行われた。このＰｔ、ＲｈおよびＰｄの担持は、リア側担持層に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄの順序でそれぞれを別々に担持させることで行われた。詳しくは、Ｐｔ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させる。つづいて、Ｒｈ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させ、その後、Ｐｄ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させることで、リア部にＰｔ、ＲｈおよびＰｄを担持させた。
【００７７】
以上の手順により、比較例２の排ガス浄化用触媒は作製された。
【００７８】
（比較例３）
比較例３は、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のコート量と同じ量でコートされた以外は実施例２と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００７９】
詳しくは、比較例３は、モノリスハニカム担体表面に１９５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．０ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔ、０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈおよび０．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｄと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００８０】
比較例３の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を１９５ｇ／Ｌとした以外は、実施例２と同様にして作製された。このとき、比較例３の排ガス浄化用触媒は、実施例２の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００８１】
（実施例３）
実施例３は、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量が２０ｇ／Ｌ、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量が２１５ｇ／Ｌである以外は、実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００８２】
詳しくは、実施例３は、モノリスハニカム担体表面に５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、２１５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００８３】
実施例３の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を２０ｇ／Ｌに、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量を２１５ｇ／Ｌとした以外は、実施例１と同様にして作製された。このとき、実施例３の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００８４】
（比較例４）
比較例４は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量と同じコート量でコートされた以外は実施例３と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００８５】
詳しくは、比較例４は、モノリスハニカム担体表面に２１５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、２１５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００８６】
比較例４の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を２１５ｇ／Ｌとした以外は、実施例３と同様にして作製された。このとき、比較例４の排ガス浄化用触媒は、実施例３の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００８７】
（比較例５）
比較例５は、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量がフロント側担持層のコート量と同じ量でコートされた以外は実施例３と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００８８】
詳しくは、比較例５は、モノリスハニカム担体表面に２０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、２０ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００８９】
比較例５の排ガス浄化用触媒の作製は、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量を２０ｇ／Ｌとした以外は、実施例３と同様にして作製された。このとき、比較例５の排ガス浄化用触媒は、実施例３の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００９０】
（実施例４）
実施例４は、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量を１５０ｇ／Ｌとした以外は、実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００９１】
詳しくは、実施例４は、モノリスハニカム担体表面に１５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００９２】
実施例４の排ガス浄化用触媒の作製は、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量を１９５ｇ／Ｌとした以外は、実施例１と同様にして作製された。このとき、実施例４の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００９３】
（比較例６）
比較例６は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量と同じコート量でコートされた以外は実施例４と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００９４】
詳しくは、比較例６は、モノリスハニカム担体表面に１９５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００９５】
比較例６の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を１９５ｇ／Ｌとした以外は、実施例４と同様にして作製された。このとき、比較例６の排ガス浄化用触媒は、実施例４の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００９６】
（実施例５）
実施例５は、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量とフロント側担持層のコート量とがともに１５０ｇ／Ｌでコートされた排ガス浄化用触媒である。
【００９７】
詳しくは、比較例７は、モノリスハニカム担体表面に１５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１５０ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００９８】
実施例５の排ガス浄化用触媒の作製は、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量を１５０ｇ／Ｌとした以外は、実施例４と同様にして作製された。このとき、実施例５の排ガス浄化用触媒は、実施例４の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００９９】
（実施例６）
実施例６は、フロント部とリア部との体積比を１：９とした以外は、実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。
【０１００】
詳しくは、実施例６は、軸方向の長さが１００ｍｍの円柱状のモノリスハニカム担体の一方の端面から１０ｍｍの幅で形成されたフロント部と、他方の端面から９０ｍｍの幅で形成されたリア部と、から構成された排ガス浄化用触媒である。このとき、フロント部は、モノリスハニカム担体表面に５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、からなり、リア部は、１５０ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる。
【０１０１】
実施例６の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント部を端面からの長さが１０ｍｍに、リア部を端面からの長さが９０ｍｍとなるように形成した以外は、実施例１と同様にして行われた。
【０１０２】
すなわち、フロント側ウォッシュコートスラリーをモノリスハニカム担体の表面の一方の端部側に端面から１０ｍｍの幅でアルミナで５０ｇ／Ｌとなるようにコートした後に、乾燥させ、焼成させることでフロント側担持層が形成された。
【０１０３】
つづいて、フロント側担持層にＰｄを担持させた。Ｐｄの担持は、フロント側担持層をＰｄ溶液に接触、含浸させることで行われた。
【０１０４】
その後、フロント部の形成されていない他方の端部にリア部を形成した。リア部の形成は、リア側担持層を形成した後に、リア側担持層にＰｔおよびＲｈを担持させることで行われた。
【０１０５】
詳しくは、リア側ウォッシュコートスラリーをフロント部が形成されたモノリスハニカム担体の他方の端面からフロント部と重複しないように１９５ｇ／Ｌでコートした後に、乾燥させ、焼成することでリア側担持層が形成された。
【０１０６】
つづいて、リア側担持層にＰｔおよびＲｈを担持させた。ＰｔおよびＲｈの担持は、実施例１と同様な手段により行われた。
【０１０７】
以上の手順により、実施例６の排ガス浄化用触媒は作製された。
【０１０８】
（比較例７）
比較例７は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量と同じコート量でコートされた以外は実施例６と同様な排ガス浄化用触媒である。
【０１０９】
詳しくは、比較例７は、モノリスハニカム担体表面に軸方向のコート長さが１０ｍｍ、かつフロント側ウォッシュコートスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、軸方向のコート長さが９０ｍｍ、かつリア側ウォッシュコートスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【０１１０】
比較例７の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を１９５ｇ／Ｌとした以外は、実施例６と同様にして作製された。このとき、比較例６の排ガス浄化用触媒は、実施例６の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【０１１１】
実施例１〜６および比較例１〜７の排ガス浄化用触媒の種類を表１に示した。
【０１１２】
【表１】
【０１１３】
（評価）
排ガス浄化用触媒の評価は、実際に車両に搭載した状態でエンジンを稼働させ、エンジンから排出される排ガスを浄化させることで評価を行った。
【０１１４】
試験方法は、まず、実施例および比較例の排ガス浄化用触媒に、９００℃の試験ガスを５０時間で流通させる耐久試験を行った。この試験ガスは、実際の車両に搭載されたエンジンを３０００ｒｐｍで稼働したときの排気ガスであった。
【０１１５】
耐久試験が施された排ガス浄化用触媒を実機車両（排気量：２．２ｌ）にフロント部が排ガスの上流側、すなわち、エンジン側となるように搭載した。その後、この実機車両のエンジンを稼働させて、エンジンから排出される排ガスを浄化させて、排ガス浄化用触媒から排出された排出ガスに含まれるＨＣ成分量およびＮＯｘ成分量を測定することで評価を行った。
【０１１６】
排出ガスに含まれるＨＣ成分量およびＮＯｘ成分量の測定は、シャシーダイナモを用いて、テールパイプからのサンプリングを行い、自動車排ガス用分析装置により計測を行うことで行われた。また、実機車両の試験条件は、ＬＡ＃４モードで行われた。
【０１１７】
試験結果を図３、図４および表２に示した。ここで、図３は排出ガス中のＨＣの測定量を、図４はＮＯｘの測定量を示した。また、具体的な測定値を表２に示した。なお、表２には、測定されたＨＣ成分量およびＮＯｘ成分量を示したが、ＬＡ＃４モード（米国での認証モード）であるためｇ／ｍｉｌｅの値を参考値として併記した。
【０１１８】
【表２】
【０１１９】
図３、図４および表２より、実施例１の排ガス浄化用触媒のＨＣおよびＮＯｘの測定値は、ともに低く、ＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２０】
また、フロント側およびリア側のウォッシュコートスラリーのコート量が過剰な比較例１の排ガス浄化用触媒は、ＮＯｘ浄化能には優れているがＨＣの測定値が０．０２７ｇ／ｋｍ（０．０４３ｇ／ｍｉｌｅ）と高くなっている。さらに、フロント側およびリア側のウォッシュコートスラリーのコート量が少ない比較例２の排ガス浄化用触媒は、ＨＣ浄化能は高くなっているが、ＮＯｘ浄化能が低下している。
【０１２１】
実施例２は、リア部の触媒貴金属をＰｔ、ＲｈおよびＰｄとした排ガス浄化触媒であり、Ｐｄを加えても、ＨＣおよびＮＯｘの測定値は、ともに低く、ＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２２】
比較例３は、フロント側およびリア側のウォッシュコートスラリーのコート量が過剰となっているため、ＮＯｘ浄化能には優れているがＨＣの測定値が高くなっている。
【０１２３】
実施例３は、フロント部のコート量を少なくするとともに、リア部のコート量を増加させた排ガス浄化用触媒であり、フロント部のコート量が少なくなっていてもＨＣおよびＮＯｘの測定値は、ともに低く、ＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２４】
比較例４はフロント部のコート量が過剰となり、ＨＣ浄化能が低下し、比較例５は、リア部のコート量が少ないことからＮＯｘ浄化能が低下している。
【０１２５】
実施例４は、フロント部のコート量を増量した排ガス浄化用触媒であり、フロント部のコート量が増加してもＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２６】
また、比較例６は、フロント部のコート量が過剰となっているため、ＮＯｘ浄化能には優れているがＨＣ浄化能が低下している。
【０１２７】
実施例５は、フロント部およびリア部のコート量がともに１５０ｇ／Ｌである排ガス浄化用触媒であり、ＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２８】
実施例６は、フロント部とリア部との体積比を変化させてフロント部の体積比を小さくした排ガス浄化用触媒であるが、フロント部の体積比が小さくなっても、ＨＣおよびＮＯｘ浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２９】
比較例７は、実施例６の排ガス浄化用触媒のフロント部のコート量を過剰としているため、ＮＯｘ浄化能は優れているがＨＣ浄化能は低下している。
【０１３０】
このことから、それぞれ担持された触媒量が同じであるならば、フロント側のウォッシュコートスラリーのコート量を少なくすることでＨＣ浄化能が向上し、リア側のウォッシュコートスラリーのコート量を多くすることでＮＯｘ浄化能が優れるようになる。
【０１３１】
実施例の排ガス浄化用触媒は、フロント部のフロント側担持層を形成するためのフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量が少なくなっているとともに、フロント部には低温での触媒活性に優れたＰｄを担持していることから、ライトオフ性能に優れている。また、リア部のリア側担持層が、十分なコート量のリア側ウォッシュコートスラリーにより形成されているため、触媒貴金属が十分に担持され、高いＮＯｘ浄化能を保っている。
【０１３２】
実施例の排ガス浄化用触媒は、フロント部とリア部が一体的に形成された構造であることから、実際に車両に搭載するときにおいても、エンジンの負担が増えることなく、ライトオフ性能に優れた排ガス浄化用触媒となっている。
【０１３３】
【発明の効果】
本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒熱容量が小さい低コート量のフロント部を有している。このため、エンジン始動時等のような排ガス温度が低温の場合においても、フロント部が容易に昇温し触媒活性温度にまですみやかに上昇することで、ライトオフ性能を向上させている。さらに、フロント部に担持されているＰｄが低温での触媒活性に優れていることからも、ライトオフ性能が向上されている。このライトオフ性能の向上により、低温時に多量に発生するＨＣ成分を十分に浄化することが可能となっている。
【０１３４】
また、本発明の排ガス浄化用触媒は、フロント部とリア部が一体的に形成された構造であるため、車両に搭載したときにエンジンの負担を増加させることがない。また、高価な触媒貴金属の増量を必要としていないため、排ガス浄化用触媒におけるコストの増加が抑えられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 フロント部のコート量による触媒床温の昇温のしやすさを測定した結果を示した図である。
【図２】 実施例１の排ガス浄化用触媒を示した図である。
【図３】 排ガス中のＨＣの測定量を示した図である。
【図４】 排ガス中のＮＯｘの測定量を示した図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスを浄化する排ガス浄化用触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスは、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害成分を含有している。この排気ガスをそのまま排出することは、公害や環境の悪化を引き起こす。このため、これらの成分を含む排気ガスは、排ガス浄化用触媒等を用いて浄化された後に大気中に排出されている。
【０００３】
排ガス浄化用触媒は、触媒担体基材の表面にアルミナ等からなる担持層をもうけ、この担持層に触媒貴金属を担持させた構成を有している。また、この排ガス浄化用触媒は、触媒担体基材の形状により、モノリス形状、粒状、あるいはパイプ状等に分類される。さらに、触媒担体基材の材質としては、高温の排気ガスに曝されることから、耐熱性材料が用いられ、このような材質として、たとえば、コーディエライト等のセラミックス、ステンレス等の耐熱性金属等をあげることができる。
【０００４】
排ガス浄化用触媒は、排気ガスに含まれるＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを、担持層に担持された触媒貴金属により無害な窒素、二酸化炭素、水に変換することで排ガスの浄化を行っている。ここで、排ガス浄化用触媒による排ガスの浄化において、ＨＣの浄化は、排気ガス温度の影響を強く受け、一般に３００℃以上の温度においておこなわれる。このため、エンジン始動直後におけるような、排気ガス温度が低い時には、排気ガス中のＨＣは、貴金属触媒の触媒活性が低く浄化がむずかしかった。
【０００５】
しかも、エンジン始動直後には、大量のＨＣが排出されている。さらに、ＨＣがエミッション中に占める割合も大きくなっており、低温時のＨＣの排出を抑制することが排気ガス浄化において重要な問題となっていた。
【０００６】
このＨＣの排出を抑制した排ガス浄化用触媒としては、触媒担体基材の表面にアルミナ等よりなる担持層を形成し、この担持層上に、ＨＣ浄化をになう触媒貴金属とＮＯｘおよびＣＯの浄化をになう触媒貴金属とを触媒担体の軸方向にわけて担持させた排ガス浄化用触媒や、ＨＣ浄化をになう触媒貴金属とＮＯｘおよびＣＯの浄化をになう触媒貴金属とが、積層した構造に形成された排ガス浄化用触媒があった。
【０００７】
さらに、ＨＣ浄化をになう触媒と、ＮＯｘ浄化をになう触媒とを、別々の触媒として形成し、排ガスの流れる方向にそって配置した排ガス浄化用触媒があった。このような排ガス浄化用触媒は、エンジン始動時のような低温での排ガス浄化性能を向上させようとすると、それぞれ機能の異なる触媒が必要となり、触媒システムとしてのコストが上昇するという問題を有していた。さらに、触媒数が増えることにより排気システムの圧力損失が大きくなり、エンジンの負担が大きくなるとともに、担持される触媒貴金属の担持量が増大することによるコストの上昇を招くためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、エンジン始動直後のような低温域においても有効な浄化特性を示す、すなわち、ライトオフ性能に優れた排ガス浄化用触媒を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明者等は検討を重ねた結果、排ガス流入口側のＰｄを担持したフロント部と、排ガス流出口側の触媒貴金属を担持したリア部と、が一体に形成された排ガス浄化用触媒において、フロント部の触媒担持層を形成するためのウォッシュコートスラリーのコート量を低減させることで上記課題を解決できることを見出した。なお、本発明において、ウォッシュコートスラリーのコート量とは、ウォッシュコートスラリーが触媒担体基材表面で乾燥した状態にあるときの量を示している。
【００１０】
すなわち、本発明の排ガス浄化用触媒は、軸方向に排ガスが通過する管状通路を有する触媒担体基材と、触媒担体基材の排ガスの上流側の表面にＡｌ２Ｏ３からなるウォッシュコートスラリーを１０〜１５０ｇ／Ｌでコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層上に１〜２０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、からなるフロント部と、フロント部が形成された触媒担体基材の表面であって排ガスの下流側の表面にＡｌ２Ｏ３とＣｅ酸化物とを重量比で１：１〜２０：１の割合で有するウォッシュコートスラリーを１５０〜２５０ｇ／Ｌでコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層上に担持された触媒貴金属と、からなるリア部と、からなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の排ガス浄化用触媒は、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量より少ないことから、フロント部の触媒熱容量がリア部より小さくなっている。このため、フロント部は、排ガスにより加熱されることで、Ｐｄが触媒活性を発揮する温度にまですみやかに到達し、排ガスの浄化を行うことができる。また、Ｐｄ自身も低温での触媒活性に優れているため、ライトオフ性能に優れた排ガス浄化用触媒となっている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒担体基材と、フロント部と、リア部と、からなる。
【００１３】
触媒担体基材は、軸方向に排ガスが通過する管状通路を有する部材である。すなわち、その内部を排ガスが通過する管状通路を有する構造とすることで、排ガス浄化用触媒は排ガスとの接触面積を大きくすることができ、排ガスの浄化能を向上させる。このような排ガス浄化用触媒としては、たとえば、モノリスハニカム担体等の触媒担体基材をあげることができる。また、触媒担体基材は、従来の排ガス浄化用触媒に用いられる材質を用いられることができ、たとえば、コーディエライトなどの耐熱性セラミックス、耐熱性金属等の材質を用いることができる。
【００１４】
フロント部は、排ガスの上流側の触媒担体基材の表面にＡｌ2Ｏ3からなるウォッシュコートスラリーを１０〜１５０ｇ／Ｌでコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層上に１〜２０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、からなる。ここで、フロント部の排ガスの上流側とは、詳しくは、排ガス浄化用触媒として用いられたときに、排ガスが管状通路を通るときに、排ガスが管状通路に供給される側を示す。
【００１５】
フロント側担持層は、排ガスの上流側の触媒担体基材の表面に形成され、Ａｌ2Ｏ3からなるウォッシュコートスラリーを１０〜１５０ｇ／Ｌでコートして形成される。すなわち、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量を１０〜１５０ｇ／Ｌとすることで、フロント部における熱容量を低減させている。フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量が１０ｇ／Ｌ未満では、触媒貴金属（Ｐｄ）を所定量担持することができなくなるとともに、排ガスの接触面積が低減して十分な触媒浄化能が得られなくなり、１５０ｇ／Ｌを超えてコートするとフロント部の熱容量が大きくなり、触媒活性を示す温度にまで触媒床温が上昇する時間がかかり、ライトオフ性能が向上しなくなる。
【００１６】
フロント側担持層のウォッシュコートスラリーは、ＢａＯを有していることが好ましい。フロント側担持層のウォッシュコートスラリーがＢａＯを有することで、フロント部に担持されたＰｄのＨＣ被毒を抑えることで、ＨＣ分解能の低下を抑えることができる。
【００１７】
ＢａＯは、ＢａＯとＡｌ2Ｏ3との重量比が１：２０〜２：３の割合でウォッシュコートスラリーに含まれることが好ましい。ウォッシュコートスラリーのＢａＯとＡｌ2Ｏ3との重量比が１：２０より小さくなるとＢａＯ添加の効果が見られず、２：３より大きくなっても添加の効果の上昇が見られなくなる。
【００１８】
Ｐｄは、フロント側担持層上に１〜２０ｇ／Ｌで担持される。Ｐｄは、ＨＣ分解を行うとともに低温での触媒活性に優れているため、低温時においても、排ガス中のＨＣを十分に分解することができる。
【００１９】
リア部は、排ガスの下流側の触媒担体基材の表面にＡｌ2Ｏ3とＣｅ酸化物とを重量比で１：１〜２０：１の割合で有するウォッシュコートスラリーを１５０〜２５０ｇ／Ｌでコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層上に担持された触媒貴金属と、からなる。ここで、リア部の排ガスの下流側とは、詳しくは、排ガス浄化用触媒として用いられたときに、排ガスが管状通路を通るときに、排ガスが管状通路から排出される端部側を示す。
【００２０】
リア側担持層は、排ガスの下流側の触媒担体基材の表面にＡｌ2Ｏ3とＣｅ酸化物とを重量比で１：１〜２０：１の割合で有するウォッシュコートスラリーを１５０〜２５０ｇ／Ｌでコートして形成される。すなわち、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量をフロント側担持層のコート量より多くすることで、十分な量の触媒貴金属を担持させることができる。
【００２１】
また、リア側担持層を形成するウォッシュコートスラリーは、Ａｌ2Ｏ3とＣｅ酸化物とを重量比で１：１〜２０：１の割合で有する。ウォッシュコートスラリーがＣｅ酸化物を有することで、リア側担持層にＣｅ酸化物を含有させることができ、排ガス浄化用触媒の浄化性能を向上させる。すなわち、Ｃｅ酸化物を担持層に含有させることで、担持層の熱安定性が向上するとともに、三元触媒における酸素の貯蔵、放出を行い理論空燃比から外れたときの浄化性能の低下を小さくする。
【００２２】
ここで、ウォッシュコートスラリーのＣｅ酸化物がＡｌ2Ｏ3との重量比で２０分の１より小さくなると、Ｃｅ酸化物の添加の効果が見られなくなり、１より大きくなると接触面積が小さくなり、触媒性能が低下する。
【００２３】
ここで、Ｃｅ酸化物とは、Ｃｅの酸化物のみでなく、他の元素との複合酸化物をも含む。このようなＣｅ酸化物としては、Ｃｅ−Ｚｒ複合酸化物、Ａｌ−Ｃｅ−Ｚｒ複合酸化物、Ｙ−Ｃｅ−Ｚｒ複合酸化物等の酸化物をあげることができる。
【００２４】
さらに、ウォッシュコートスラリーは、通常の排ガス浄化用触媒の担持層に含まれる添加剤を含有していてもよい。このような添加剤としては、Ｌａ塩等の添加剤をあげることができる。
【００２５】
リア部のリア側担持層のコート量は、フロント部のコート量に対して１．３〜２５倍であることが好ましい。
【００２６】
リア部は、フロント部と体積比で１〜１５倍であることが好ましい。リア部は、排ガス浄化用触媒に三元性の浄化性能を付与する部分であり、リア部の体積がフロント部の体積の１〜１５倍とすることで十分な浄化性能を発揮することができる。ここで、リア部とフロント部の体積比は、触媒担体はその形状が同一径の棒状であるときには、リア部およびフロント部の軸方向の長さの比をとることで求めることができる。
【００２７】
触媒貴金属は、Ｐｔ、ＰｄおよびＲｈの少なくとも一種であることが好ましい。すなわち、リア部に触媒活性を付与するための触媒貴金属をＰｔ、ＰｄおよびＲｈの少なくとも一種とすることで、リア部に三元性の触媒性能を付与できる。
フロント側担持層は、ウォッシュコートスラリーを触媒担体基材の上流側の端部からコートしてなり、リア側担持層は、ウォッシュコートスラリーを触媒担体基材の下流側の端部からコートしてなることが好ましい。
フロント側担持層とリア側担持層とは、重なり合わないように形成されることが好ましい。
【００２８】
（触媒の昇温）
フロント部のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を少なくすることで触媒の熱容量が小さくなり、触媒活性温度に素早く到達するようになることを、フロント部のウォッシュコートスラリーのコート量を変化させた排ガス浄化用触媒を用いて、触媒床温の上昇のしやすさを測定し、測定結果を図１に示した。
【００２９】
この触媒床温の測定は、フロント部のウォッシュコートスラリーのコート量が異なる排ガス浄化用触媒を作製し、それぞれの触媒を用いて入ガス温度と触媒床温の関係を測定した。
【００３０】
すなわち、フロント部のフロント側担持層が５０ｇ／Ｌ、１５０ｇ／Ｌおよび２５０ｇ／Ｌでウォッシュコートスラリーがコートされて形成された３種類の排ガス浄化用触媒を作製し、これらの排ガス浄化用触媒にエンジンからの排ガスを導入したときの触媒床温を測定した。
【００３１】
ここで、測定に用いられた排ガス浄化用触媒は、軸方向の長さが１００ｍｍのモノリス型の触媒であり、フロント部とリア部とが体積比で１：４で形成されていた。すなわち、排ガス浄化用触媒の上流側の２０ｍｍにフロント部が、下流側の８０ｍｍにリア部が形成されていた。なお、フロント部は、Ａｌ2Ｏ3からなるスラリーを５０ｇ／Ｌ、１５０ｇ／Ｌおよび２５０ｇ／Ｌでコートしたフロント側担持層と、フロント側担持層に上に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、からなり、リア部は、Ａｌ2Ｏ3とＣｅ酸化物とを重量比で８：５の割合で有するスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートしたリア側担持層と、リア側担持層にそれぞれ１．５ｇ／Ｌおよび０．３ｇ／Ｌで担持されたＰｔおよびＲｈとから形成されていた。
【００３２】
（評価試験）
フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量が異なる排ガス浄化用触媒を、実車試験機（排気量：２．２ｌ）に搭載して試験機を稼働させ、入ガス温度と触媒床温との関係を測定した。この測定結果を図１に示した。ここで、触媒床温の測定部位は、排ガス浄化用触媒の軸方向の中心部における温度であった。
【００３３】
また、実車走行試験機の稼働状況は、始動時から２２〜２３秒がアイドリング状態であり、その後の車速で示される走行状態は、ＬＡ＃４モードに規定された走行状態であった。
【００３４】
図１より、フロント部のウォッシュコートスラリーのコート量が小さいほど、触媒床温は高くなっていることがわかる。すなわち、ウォッシュコートスラリーのコート量が小さいほど、触媒の熱容量が減少していることから、触媒活性温度にまで素早く到達できることがわかる。
【００３５】
このため、本発明の排ガス浄化用触媒は、エンジン始動時のような排ガス温度が低温の場合においても、触媒活性温度に素早く到達することで、ＨＣ等の成分を浄化することができる。
【００３６】
（排ガス浄化用触媒の作製）
本発明の排ガス浄化用触媒は、たとえば、以下の製造方法により作製することができる。このとき、本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、以下の方法に限定されるものではない。
【００３７】
本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒担体基材の表面に一方の端面側からフロント部を、他方の端面側からリア部を形成することで作製することができる。
【００３８】
詳しくは、フロント側担持層を形成するためのＡｌ2Ｏ3を有するウォッシュコートスラリーを触媒担体基材の一方の端面側から所定のコート量でコートした後に、乾燥、焼成し、乾燥後のフロント側担持層にＰｄ溶液を含浸させる等の方法を用いて、Ｐｄをフロント側担持層上に配置し、乾燥、焼成させることでフロント部を形成する。
【００３９】
つづいて、Ａｌ2Ｏ3とＣｅ酸化物とを有するウォッシュコートスラリーを、フロント側担持層が形成されていない端部側からモノリスハニカム担体にコートし、乾燥、焼成させてリア側担持層を形成した後に、触媒貴金属溶液にリア側担持層を接触、含浸させる等の方法を用いてリア側担持層上に触媒貴金属を配置し、乾燥、焼成させることでリア部を形成して、本発明の排ガス浄化用触媒は、製造できる。
【００４０】
なお、この触媒貴金属の担持は、複数種の触媒貴金属の混合溶液にリア側担持層を含浸させる方法でも、触媒貴金属ごとに別々に担持させる方法としても、どちらでもよい。
【００４１】
本発明の排ガス浄化用触媒は、フロント部の熱容量がリア部の熱容量に比べて小さく形成されているため、フロント部において、触媒活性を発揮する温度に素早く昇温できる。さらに、フロント部には、比較的低温でも触媒活性を示すＰｄを用いているため、エンジン始動時のように触媒の温度が低温の場合においても十分に排ガスの浄化を行うことができる。
【００４２】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【００４３】
本発明の実施例として、排ガス浄化用触媒を作製した。
【００４４】
（実施例１）
実施例１の排ガス浄化用触媒は、モノリスハニカム担体と、モノリスハニカム担体の一方の端部側にフロント部を、他方の端部側にリア部を形成した触媒である。また、モノリスハニカム担体の内部でのフロント部とリア部は、お互いの端部が接触して形成されている。この排ガス浄化用触媒を図２に示した。
【００４５】
詳しくは、円柱状のモノリスハニカム担体の一方の端面から２０ｍｍの幅で形成されたフロント部と、他方の端面から８０ｍｍの幅で形成されたリア部と、から構成されている。このとき、リア部の体積は、フロント部の体積の４倍であった。
【００４６】
モノリスハニカム担体は、コーディエライトにより形成されたφ９３ｍｍ、長さ１００ｍｍ、容量０．６７９Ｌの円柱状の触媒担体基材である。
【００４７】
フロント部は、モノリスハニカム担体の一方の端面から２０ｍｍの幅で形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層上に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄからなっている。
【００４８】
フロント側担持層は、Ａｌ2Ｏ3よりなるウォッシュコートスラリーを５０ｇ／Ｌでコートして形成された。
【００４９】
リア部は、モノリスハニカム担体の他方の端面から８０ｍｍの幅で形成されたリア側担持層と、リア側担持層上に担持された触媒貴金属とから構成される。
【００５０】
リア側担持層は、Ａｌ2Ｏ3とＣｅ酸化物とを重量比で８：５の割合で混合したリア側ウォッシュコートスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートして形成された。
【００５１】
実施例１の排ガス浄化用触媒は、以下の手順により作製された。
【００５２】
まず、モノリスハニカム担体の表面にフロント側担持層を形成したのちに、Ｐｄを担持させることでフロント部を形成した。
【００５３】
詳しくは、γ−アルミナ粉末１００ｇ、ベーマイト粉末３ｇ、硝酸アルミニウム９水塩４０％を４５ｇ、純水１１０ｇの割合で混合させたフロント側ウォッシュコートスラリーを調整し、このスラリーをモノリスハニカム担体の表面の一方の端部側に端面から２０ｍｍの幅でアルミナで５０ｇ／Ｌとなるようにコートした後に、乾燥させ、焼成させることでフロント側担持層が形成された。
【００５４】
つづいて、フロント側担持層にＰｄを担持させた。Ｐｄの担持は、フロント側担持層をＰｄ溶液に接触、含浸させることで行われた。詳しくは、８５ｇ／ＬのＰｄ水溶液にフロント側担持層を接触含浸させた後に、乾燥、焼成させることでフロント部に１０ｇ／Ｌの割合でＰｄを担持させた。
【００５５】
つづいて、フロント部の形成されていない他方の端部にリア部を形成した。リア部の形成は、リア側担持層を形成した後に、リア側担持層にＰｔおよびＲｈを担持させることで行われた。
【００５６】
詳しくは、γ−アルミナ粉末１００ｇ、ベーマイト粉末３ｇ、硝酸アルミニウム９水塩４０％６５ｇ、Ｃｅ−Ｚｒ複合酸化物６５ｇ、炭酸Ｌａ結晶３０ｇおよび純水１１０ｇの割合で混合させたリア側ウォッシュコートスラリーを調整し、このスラリーをフロント部が形成されたモノリスハニカム担体の他方の端面からフロント部と重複しないように１９５ｇ／Ｌでコートした後に、乾燥させ、焼成することでリア側担持層が形成された。
【００５７】
つづいて、リア側担持層にＰｔおよびＲｈを担持させた。ＰｔおよびＲｈの担持は、リア側担持層をＰｔを担持させた後に、Ｒｈを担持させることで行われた。詳しくは、０．７６ｇ／ＬのＰｔ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させる。つづいて、０．１５ｇ／ＬのＲｈ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させることでリア部に１．５ｇ／Ｌの割合でＰｔを、０．４ｇ／Ｌの割合でＲｈを担持させた。
【００５８】
（比較例１）
比較例１は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量と同じコート量でコートされた以外は実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。このとき、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量、フロント側担持層に担持されるＰｄおよびリア側担持層に担持されるＰｔおよびＲｈの担持量は、実施例１の排ガス浄化用触媒と同じ量であった。
【００５９】
詳しくは、比較例１は、モノリスハニカム担体表面に１９５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００６０】
比較例１の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００６１】
比較例１の作製は、モノリスハニカム担体の表面に、１９５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートしてフロント側担持層を形成した後に、Ｐｄを１０ｇ／Ｌの担持量で担持させることで行われた。このフロント側ウォッシュコートスラリーのコートおよびＰｄの担持は、実施例１の排ガス浄化用触媒の製造方法と同様にしてなされた。
【００６２】
その後、実施例１と同様にしてリア部を形成した。すなわち、リア側ウォッシュコートスラリーのコート量およびＰｔ、Ｒｈの担持量は、実施例１の排ガス浄化用触媒と同じ値となるように形成された。
【００６３】
以上の手順により、比較例１の排ガス浄化用触媒が作製された。
【００６４】
（比較例２）
比較例２は、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量がフロント側担持層のコート量と同じ量でコートされた以外は実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。このとき、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量、フロント側担持層に担持されるＰｄおよびリア側担持層に担持されるＰｔおよびＲｈの担持量は、実施例１の排ガス浄化用触媒と同じ量であった。
【００６５】
詳しくは、比較例２は、モノリスハニカム担体表面に５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、５０ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００６６】
比較例２の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００６７】
比較例２の排ガス浄化用触媒の作製は、実施例１と同様の手段でフロント部を形成した後に、リア側ウォッシュコートスラリーのコート量を少なくしたリア部を形成することで行われた。
【００６８】
フロント部の形成は、実施例１のフロント部の形成方法を用いて行われた。すなわち、フロント側ウォッシュコートスラリーのコート量が５０ｇ／Ｌ、Ｐｄの担持量が１０ｇ／Ｌで形成された。
【００６９】
リア部の形成は、モノリスハニカム担体のフロント部の形成されていない端部側にリア側ウォッシュコートスラリーを５０ｇ／Ｌでコートしてリア側担持層を形成した後に、ＰｔおよびＲｈを１．５ｇ／Ｌ、０．３ｇ／Ｌの担持量で担持させることで行われた。
【００７０】
以上の手順により、比較例２の排ガス浄化用触媒は作製された。
【００７１】
（実施例２）
実施例２は、リア部に担持されたＰｔの担持量を１．５ｇ／Ｌとするとともに、Ｐｄを０．５ｇ／Ｌの担持量で担持させた以外は実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００７２】
詳しくは、実施例２は、モノリスハニカム担体表面に５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．０ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔ、０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈおよび０．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｄと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００７３】
実施例２の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００７４】
実施例２の排ガス浄化用触媒の作製は、実施例１と同様の手段でフロント部を形成した後に、リア側担持層上にＰｔ、ＲｈおよびＰｄを担持させたリア部を形成することで行われた。
【００７５】
フロント部の形成は、実施例１のフロント部の形成方法を用いて行われた。すなわち、フロント側ウォッシュコートスラリーのコート量が５０ｇ／Ｌ、Ｐｄの担持量が１０ｇ／Ｌで形成された。
【００７６】
リア部の形成は、モノリスハニカム担体のフロント部の形成されていない端部側にリア側ウォッシュコートスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートしてリア側担持層を形成した後に、Ｐｔ、ＲｈおよびＰｄを１．０ｇ／Ｌ、０．３ｇ／Ｌ、０．５ｇ／Ｌの担持量で担持させることで行われた。このＰｔ、ＲｈおよびＰｄの担持は、リア側担持層に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄの順序でそれぞれを別々に担持させることで行われた。詳しくは、Ｐｔ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させる。つづいて、Ｒｈ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させ、その後、Ｐｄ溶液にリア側担持層を接触、含浸させた後に、乾燥、焼成させることで、リア部にＰｔ、ＲｈおよびＰｄを担持させた。
【００７７】
以上の手順により、比較例２の排ガス浄化用触媒は作製された。
【００７８】
（比較例３）
比較例３は、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のコート量と同じ量でコートされた以外は実施例２と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００７９】
詳しくは、比較例３は、モノリスハニカム担体表面に１９５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．０ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔ、０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈおよび０．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｄと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００８０】
比較例３の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を１９５ｇ／Ｌとした以外は、実施例２と同様にして作製された。このとき、比較例３の排ガス浄化用触媒は、実施例２の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００８１】
（実施例３）
実施例３は、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量が２０ｇ／Ｌ、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量が２１５ｇ／Ｌである以外は、実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００８２】
詳しくは、実施例３は、モノリスハニカム担体表面に５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、２１５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００８３】
実施例３の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を２０ｇ／Ｌに、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量を２１５ｇ／Ｌとした以外は、実施例１と同様にして作製された。このとき、実施例３の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００８４】
（比較例４）
比較例４は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量と同じコート量でコートされた以外は実施例３と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００８５】
詳しくは、比較例４は、モノリスハニカム担体表面に２１５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、２１５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００８６】
比較例４の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を２１５ｇ／Ｌとした以外は、実施例３と同様にして作製された。このとき、比較例４の排ガス浄化用触媒は、実施例３の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００８７】
（比較例５）
比較例５は、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量がフロント側担持層のコート量と同じ量でコートされた以外は実施例３と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００８８】
詳しくは、比較例５は、モノリスハニカム担体表面に２０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、２０ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００８９】
比較例５の排ガス浄化用触媒の作製は、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量を２０ｇ／Ｌとした以外は、実施例３と同様にして作製された。このとき、比較例５の排ガス浄化用触媒は、実施例３の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００９０】
（実施例４）
実施例４は、フロント側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量を１５０ｇ／Ｌとした以外は、実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００９１】
詳しくは、実施例４は、モノリスハニカム担体表面に１５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００９２】
実施例４の排ガス浄化用触媒の作製は、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量を１９５ｇ／Ｌとした以外は、実施例１と同様にして作製された。このとき、実施例４の排ガス浄化用触媒は、実施例１の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００９３】
（比較例６）
比較例６は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量と同じコート量でコートされた以外は実施例４と同様な排ガス浄化用触媒である。
【００９４】
詳しくは、比較例６は、モノリスハニカム担体表面に１９５ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１９５ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーをコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００９５】
比較例６の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を１９５ｇ／Ｌとした以外は、実施例４と同様にして作製された。このとき、比較例６の排ガス浄化用触媒は、実施例４の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００９６】
（実施例５）
実施例５は、リア側担持層のウォッシュコートスラリーのコート量とフロント側担持層のコート量とがともに１５０ｇ／Ｌでコートされた排ガス浄化用触媒である。
【００９７】
詳しくは、比較例７は、モノリスハニカム担体表面に１５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、１５０ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【００９８】
実施例５の排ガス浄化用触媒の作製は、リア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量を１５０ｇ／Ｌとした以外は、実施例４と同様にして作製された。このとき、実施例５の排ガス浄化用触媒は、実施例４の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【００９９】
（実施例６）
実施例６は、フロント部とリア部との体積比を１：９とした以外は、実施例１と同様な排ガス浄化用触媒である。
【０１００】
詳しくは、実施例６は、軸方向の長さが１００ｍｍの円柱状のモノリスハニカム担体の一方の端面から１０ｍｍの幅で形成されたフロント部と、他方の端面から９０ｍｍの幅で形成されたリア部と、から構成された排ガス浄化用触媒である。このとき、フロント部は、モノリスハニカム担体表面に５０ｇ／Ｌでフロント側ウォッシュコートスラリーがコートされたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、からなり、リア部は、１５０ｇ／Ｌでリア側ウォッシュコートスラリーがコートされたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる。
【０１０１】
実施例６の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント部を端面からの長さが１０ｍｍに、リア部を端面からの長さが９０ｍｍとなるように形成した以外は、実施例１と同様にして行われた。
【０１０２】
すなわち、フロント側ウォッシュコートスラリーをモノリスハニカム担体の表面の一方の端部側に端面から１０ｍｍの幅でアルミナで５０ｇ／Ｌとなるようにコートした後に、乾燥させ、焼成させることでフロント側担持層が形成された。
【０１０３】
つづいて、フロント側担持層にＰｄを担持させた。Ｐｄの担持は、フロント側担持層をＰｄ溶液に接触、含浸させることで行われた。
【０１０４】
その後、フロント部の形成されていない他方の端部にリア部を形成した。リア部の形成は、リア側担持層を形成した後に、リア側担持層にＰｔおよびＲｈを担持させることで行われた。
【０１０５】
詳しくは、リア側ウォッシュコートスラリーをフロント部が形成されたモノリスハニカム担体の他方の端面からフロント部と重複しないように１９５ｇ／Ｌでコートした後に、乾燥させ、焼成することでリア側担持層が形成された。
【０１０６】
つづいて、リア側担持層にＰｔおよびＲｈを担持させた。ＰｔおよびＲｈの担持は、実施例１と同様な手段により行われた。
【０１０７】
以上の手順により、実施例６の排ガス浄化用触媒は作製された。
【０１０８】
（比較例７）
比較例７は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量がリア側担持層のリア側ウォッシュコートスラリーのコート量と同じコート量でコートされた以外は実施例６と同様な排ガス浄化用触媒である。
【０１０９】
詳しくは、比較例７は、モノリスハニカム担体表面に軸方向のコート長さが１０ｍｍ、かつフロント側ウォッシュコートスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートして形成されたフロント側担持層と、フロント側担持層に１０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、軸方向のコート長さが９０ｍｍ、かつリア側ウォッシュコートスラリーを１９５ｇ／Ｌでコートして形成されたリア側担持層と、リア側担持層に１．５ｇ／Ｌの担持量で担持されたＰｔおよび０．３ｇ／Ｌの担持量で担持されたＲｈと、からなる排ガス浄化用触媒である。
【０１１０】
比較例７の排ガス浄化用触媒の作製は、フロント側担持層のフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量を１９５ｇ／Ｌとした以外は、実施例６と同様にして作製された。このとき、比較例６の排ガス浄化用触媒は、実施例６の排ガス浄化用触媒の作製に用いられたものと同じ材料が用いられて作製された。
【０１１１】
実施例１〜６および比較例１〜７の排ガス浄化用触媒の種類を表１に示した。
【０１１２】
【表１】
（評価）
排ガス浄化用触媒の評価は、実際に車両に搭載した状態でエンジンを稼働させ、エンジンから排出される排ガスを浄化させることで評価を行った。
【０１１４】
試験方法は、まず、実施例および比較例の排ガス浄化用触媒に、９００℃の試験ガスを５０時間で流通させる耐久試験を行った。この試験ガスは、実際の車両に搭載されたエンジンを３０００ｒｐｍで稼働したときの排気ガスであった。
【０１１５】
耐久試験が施された排ガス浄化用触媒を実機車両（排気量：２．２ｌ）にフロント部が排ガスの上流側、すなわち、エンジン側となるように搭載した。その後、この実機車両のエンジンを稼働させて、エンジンから排出される排ガスを浄化させて、排ガス浄化用触媒から排出された排出ガスに含まれるＨＣ成分量およびＮＯｘ成分量を測定することで評価を行った。
【０１１６】
排出ガスに含まれるＨＣ成分量およびＮＯｘ成分量の測定は、シャシーダイナモを用いて、テールパイプからのサンプリングを行い、自動車排ガス用分析装置により計測を行うことで行われた。また、実機車両の試験条件は、ＬＡ＃４モードで行われた。
【０１１７】
試験結果を図３、図４および表２に示した。ここで、図３は排出ガス中のＨＣの測定量を、図４はＮＯｘの測定量を示した。また、具体的な測定値を表２に示した。なお、表２には、測定されたＨＣ成分量およびＮＯｘ成分量を示したが、ＬＡ＃４モード（米国での認証モード）であるためｇ／ｍｉｌｅの値を参考値として併記した。
【０１１８】
【表２】
図３、図４および表２より、実施例１の排ガス浄化用触媒のＨＣおよびＮＯｘの測定値は、ともに低く、ＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２０】
また、フロント側およびリア側のウォッシュコートスラリーのコート量が過剰な比較例１の排ガス浄化用触媒は、ＮＯｘ浄化能には優れているがＨＣの測定値が０．０２７ｇ／ｋｍ（０．０４３ｇ／ｍｉｌｅ）と高くなっている。さらに、フロント側およびリア側のウォッシュコートスラリーのコート量が少ない比較例２の排ガス浄化用触媒は、ＨＣ浄化能は高くなっているが、ＮＯｘ浄化能が低下している。
【０１２１】
実施例２は、リア部の触媒貴金属をＰｔ、ＲｈおよびＰｄとした排ガス浄化触媒であり、Ｐｄを加えても、ＨＣおよびＮＯｘの測定値は、ともに低く、ＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２２】
比較例３は、フロント側およびリア側のウォッシュコートスラリーのコート量が過剰となっているため、ＮＯｘ浄化能には優れているがＨＣの測定値が高くなっている。
【０１２３】
実施例３は、フロント部のコート量を少なくするとともに、リア部のコート量を増加させた排ガス浄化用触媒であり、フロント部のコート量が少なくなっていてもＨＣおよびＮＯｘの測定値は、ともに低く、ＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２４】
比較例４はフロント部のコート量が過剰となり、ＨＣ浄化能が低下し、比較例５は、リア部のコート量が少ないことからＮＯｘ浄化能が低下している。
【０１２５】
実施例４は、フロント部のコート量を増量した排ガス浄化用触媒であり、フロント部のコート量が増加してもＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２６】
また、比較例６は、フロント部のコート量が過剰となっているため、ＮＯｘ浄化能には優れているがＨＣ浄化能が低下している。
【０１２７】
実施例５は、フロント部およびリア部のコート量がともに１５０ｇ／Ｌである排ガス浄化用触媒であり、ＨＣおよびＮＯｘの浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２８】
実施例６は、フロント部とリア部との体積比を変化させてフロント部の体積比を小さくした排ガス浄化用触媒であるが、フロント部の体積比が小さくなっても、ＨＣおよびＮＯｘ浄化能にすぐれていることがわかる。
【０１２９】
比較例７は、実施例６の排ガス浄化用触媒のフロント部のコート量を過剰としているため、ＮＯｘ浄化能は優れているがＨＣ浄化能は低下している。
【０１３０】
このことから、それぞれ担持された触媒量が同じであるならば、フロント側のウォッシュコートスラリーのコート量を少なくすることでＨＣ浄化能が向上し、リア側のウォッシュコートスラリーのコート量を多くすることでＮＯｘ浄化能が優れるようになる。
【０１３１】
実施例の排ガス浄化用触媒は、フロント部のフロント側担持層を形成するためのフロント側ウォッシュコートスラリーのコート量が少なくなっているとともに、フロント部には低温での触媒活性に優れたＰｄを担持していることから、ライトオフ性能に優れている。また、リア部のリア側担持層が、十分なコート量のリア側ウォッシュコートスラリーにより形成されているため、触媒貴金属が十分に担持され、高いＮＯｘ浄化能を保っている。
【０１３２】
実施例の排ガス浄化用触媒は、フロント部とリア部が一体的に形成された構造であることから、実際に車両に搭載するときにおいても、エンジンの負担が増えることなく、ライトオフ性能に優れた排ガス浄化用触媒となっている。
【０１３３】
【発明の効果】
本発明の排ガス浄化用触媒は、触媒熱容量が小さい低コート量のフロント部を有している。このため、エンジン始動時等のような排ガス温度が低温の場合においても、フロント部が容易に昇温し触媒活性温度にまですみやかに上昇することで、ライトオフ性能を向上させている。さらに、フロント部に担持されているＰｄが低温での触媒活性に優れていることからも、ライトオフ性能が向上されている。このライトオフ性能の向上により、低温時に多量に発生するＨＣ成分を十分に浄化することが可能となっている。
【０１３４】
また、本発明の排ガス浄化用触媒は、フロント部とリア部が一体的に形成された構造であるため、車両に搭載したときにエンジンの負担を増加させることがない。また、高価な触媒貴金属の増量を必要としていないため、排ガス浄化用触媒におけるコストの増加が抑えられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 フロント部のコート量による触媒床温の昇温のしやすさを測定した結果を示した図である。
【図２】 実施例１の排ガス浄化用触媒を示した図である。
【図３】 排ガス中のＨＣの測定量を示した図である。
【図４】 排ガス中のＮＯｘの測定量を示した図である。
Claims (5)
- 軸方向に排ガスが通過する管状通路を有する触媒担体基材と、
該触媒担体基材の該排ガスの上流側の表面にＡｌ２Ｏ３からなるウォッシュコートスラリーを１０〜１５０ｇ／Ｌでコートして形成されたフロント側担持層と、該フロント側担持層上に１〜２０ｇ／Ｌで担持されたＰｄと、からなるフロント部と、
該フロント部が形成された該触媒担体基材の表面であって該排ガスの下流側の表面にＡｌ２Ｏ３とＣｅ酸化物とを重量比で１：１〜２０：１の割合で有するウォッシュコートスラリーを１５０〜２５０ｇ／Ｌでコートして形成されたリア側担持層と、該リア側担持層上に担持された触媒貴金属と、からなるリア部と、
からなることを特徴とする排ガス浄化用触媒。 - 前記リア部は、前記フロント部と体積比で１〜１５倍である請求項１記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記触媒貴金属は、Ｐｔ、ＰｄおよびＲｈの少なくとも一種である請求項１記載の排ガス浄化用触媒。
- 前記フロント側担持層は、前記ウォッシュコートスラリーを前記触媒担体基材の上流側の端部からコートしてなり、
前記リア側担持層は、前記ウォッシュコートスラリーを前記触媒担体基材の下流側の端部からコートしてなる請求項１〜３のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。 - 前記フロント側担持層と前記リア側担持層とは、重なり合わないように形成される請求項１〜４のいずれかに記載の排ガス浄化用触媒。
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