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JP2005095761A - Exhaust gas purification catalyst - Google Patents

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JP2005095761A
JP2005095761A JP2003332512A JP2003332512A JP2005095761A JP 2005095761 A JP2005095761 A JP 2005095761A JP 2003332512 A JP2003332512 A JP 2003332512A JP 2003332512 A JP2003332512 A JP 2003332512A JP 2005095761 A JP2005095761 A JP 2005095761A
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JP
Japan
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catalyst
noble metal
zeolite
supported
exhaust gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003332512A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Minami
充 南
Kazunobu Okasaka
和遵 岡坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】ゼオライトを用いてコーキングを確実に防止し、かつ三元触媒として高い活性を発現できる触媒とする。
【解決手段】Rh11を担持したゼオライト粒子1と、ゼオライト粒子の表面に形成されPt20を担持した多孔質酸化物層2と、から構成した。
PtとRhとは、互いに分離して担持されているので互いの固溶を抑制することができる。そして、細孔内に担持されたRhによる炭素の酸化によって、コーキングが確実に防止される。
【選択図】 図2
[PROBLEMS] To provide a catalyst capable of reliably preventing coking and exhibiting high activity as a three-way catalyst using zeolite.
SOLUTION: It is composed of zeolite particles 1 supporting Rh11 and a porous oxide layer 2 formed on the surface of the zeolite particles and supporting Pt20.
Since Pt and Rh are supported separately from each other, mutual solid solution can be suppressed. Coking is reliably prevented by the oxidation of carbon by Rh supported in the pores.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、自動車からの排ガスを浄化する三元触媒などに好適な排ガス浄化用触媒に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst suitable for a three-way catalyst for purifying exhaust gas from an automobile.

自動車からの排ガス中のHC、CO及びNOx を浄化する排ガス浄化用触媒として、三元触媒が用いられている。この三元触媒は、アルミナ、セリアなどの多孔質酸化物にPt及びRhなどの貴金属を担持してなるものであり、ストイキ近傍雰囲気でHC、CO及びNOx を同時に浄化することができる。 A three-way catalyst is used as an exhaust gas purifying catalyst for purifying HC, CO and NO x in exhaust gas from automobiles. This three-way catalyst is formed by supporting a noble metal such as Pt and Rh on a porous oxide such as alumina or ceria, and can simultaneously purify HC, CO and NO x in an atmosphere near stoichiometric.

ところがエンジン始動時など排ガス温度が低温域にある場合には、貴金属がその活性化温度まで昇温されるまで(触媒が暖機されるまで)の間に有害成分が浄化されずに排出されるという不具合がある。一般に、エミッション測定モード中に排出される有害成分の約80%以上は、排ガス浄化用触媒が暖機されるまでの間に排出され、その間の排出量を抑制することが重要な課題となっている。   However, when the exhaust gas temperature is in a low temperature range such as when the engine is started, harmful components are discharged without being purified until the precious metal is heated to its activation temperature (until the catalyst is warmed up). There is a problem that. In general, about 80% or more of harmful components discharged during the emission measurement mode are discharged until the exhaust gas purification catalyst is warmed up, and it is an important issue to control the amount of discharge during that time. Yes.

特にHCの浄化には排ガス浄化用触媒の温度が大きく影響するため、低温域におけるHCの浄化率の向上が課題である。そこでゼオライトなどのHC吸着材を用いることで、低温域ではHC吸着材にHCを吸着させることで排出を抑制し、暖機後にHC吸着材から放出されたHCを触媒で浄化することが提案されている。例えば特開2002−361048号公報には、HC吸着材からなる下層と、下層の表面に形成され三元触媒からなる上層と、からなる触媒が記載されている。また特開2000−024515号公報には、ゼオライトの細孔内を除く部分に触媒担持層を形成した触媒が記載されている。   In particular, since the temperature of the exhaust gas purification catalyst greatly affects the purification of HC, it is a problem to improve the HC purification rate in a low temperature range. Therefore, it has been proposed to use HC adsorbents such as zeolite to suppress emissions by adsorbing HC to HC adsorbents at low temperatures and purify HC released from HC adsorbents with a catalyst after warm-up. ing. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-361048 describes a catalyst comprising a lower layer made of HC adsorbent and an upper layer made of a three-way catalyst formed on the surface of the lower layer. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-024515 describes a catalyst in which a catalyst support layer is formed on a portion excluding the inside of zeolite pores.

これらの触媒では、HC吸着材に吸着されたHCから炭素が生成し、その炭素によってHC吸着材の細孔が閉塞されるためHC吸着能が低下するという問題があった。すなわち、ゼオライトには酸点が存在し、これが反応の活性点となるが、酸素不足状態では酸点においてHCが炭素と水素に分解し、生成した炭素が活性点を覆うコーキングと称される問題が生じる。この問題は、HC吸着材に貴金属を担持することで解決することができる。担持された貴金属が活性温度まで昇温されれば、炭素を酸化して分解でき、活性点が復活するからである。またゼオライトは、HCを吸着する際に発熱が生じ、この熱が貴金属のウォームアップに寄与するという効果もある。   These catalysts have a problem that carbon is produced from HC adsorbed on the HC adsorbent, and the pores of the HC adsorbent are blocked by the carbon, so that the HC adsorbing ability is lowered. In other words, zeolite has acid sites, which are active sites for the reaction, but in the oxygen-deficient state, HC decomposes into carbon and hydrogen at the acid sites, and the generated carbon is called coking that covers the active sites. Occurs. This problem can be solved by supporting a noble metal on the HC adsorbent. This is because if the supported noble metal is heated to the activation temperature, the carbon can be oxidized and decomposed, and the active site is restored. Zeolite also generates heat when adsorbing HC, and this heat also contributes to warming up the noble metal.

しかし特開2002−361048号公報に記載の触媒では、三元触媒からなる上層の厚さが厚いために、下層のHC吸着材層へHCが到達しにくい。また酸素ガスも下層のHC吸着材層へ到達しにくいために、HC吸着材層に貴金属を担持してもその効果が十分に発現されないという不具合もある。   However, in the catalyst described in JP-A-2002-361048, the thickness of the upper layer made of a three-way catalyst is thick, so that HC hardly reaches the lower HC adsorbent layer. In addition, since oxygen gas does not easily reach the lower HC adsorbent layer, there is also a problem that even if a noble metal is supported on the HC adsorbent layer, the effect is not sufficiently exhibited.

ところで、排ガス浄化用触媒が使われ始めた当初は、エンジン調整によりNOx の排出量を抑制し、HCとCOを触媒で浄化する酸化触媒システムが採用されていた。この酸化触媒は Al2O3にPtを担持したものであり、Ptの高い酸化活性を利用するものであった。その後、PtとRhを担持した三元触媒が開発され、排ガスをストイキ雰囲気に制御することでHC,CO及びNOx を同時に浄化する方式が主流となっている。この三元触媒では、主としてPtによってHC及びCOを酸化し、主としてRhでNOx を還元している。 By the way, when the exhaust gas purification catalyst began to be used, an oxidation catalyst system was used that suppresses NO x emissions by adjusting the engine and purifies HC and CO with the catalyst. This oxidation catalyst was one in which Pt was supported on Al 2 O 3 and utilized high oxidation activity of Pt. Later, a three-way catalyst supporting Pt and Rh was developed, and a method of purifying HC, CO and NO x simultaneously by controlling the exhaust gas to a stoichiometric atmosphere has become the mainstream. In this three-way catalyst oxidizes HC and CO primarily by Pt, and by reducing NO x mainly Rh.

ところがPtとRhを共存して担持した触媒では、高温時に金属間の反応が生じ、PtとRhとが互いに固溶することで活性が低下するという問題があった。特に三元触媒ではPtの担持量がRhの担持量より多いために、PtにRhが固溶してRhの活性が失われ、NOx の還元活性が低下するという問題があった。また同種の貴金属どうしでも、近接して担持されていると高温時に粒成長が生じ、活性点の低下によって活性が低下するという問題がある。 However, a catalyst in which Pt and Rh are supported in a coexistence has a problem that a reaction between metals occurs at a high temperature, and the activity decreases due to solid solution of Pt and Rh. Especially for the loading amount of Pt is greater than the loading amount of Rh in three-way catalysts, Pt Rh is dissolved the activity of Rh is lost, reducing activity of the NO x is lowered. Further, even if the same kind of precious metals are supported in close proximity, grain growth occurs at a high temperature, and there is a problem that the activity decreases due to a decrease in active sites.

そこで特開平01−236942号公報、特開平10−216514号公報などには、PtとRhとを異なる酸化物担体に担持してなる排ガス浄化用触媒が開示されている。またPtを担持した触媒層とRhを担持した触媒層とを積層した、二層構造の触媒層をもつ排ガス浄化用触媒も知られている。このようにPtとRhとを分離担持することで、PtとRhとが互いに固溶するのが抑制され、活性の低下を防止することができる。   In view of this, JP-A-01-236942, JP-A-10-216514 and the like disclose exhaust gas purifying catalysts in which Pt and Rh are supported on different oxide carriers. An exhaust gas purification catalyst having a two-layered catalyst layer in which a catalyst layer supporting Pt and a catalyst layer supporting Rh are laminated is also known. By separating and supporting Pt and Rh in this way, it is possible to suppress the solid solution of Pt and Rh from each other, thereby preventing a decrease in activity.

しかし前述した特開2000−024515号公報に記載の触媒には、PtとRhを分離担持する技術思想は記載がない。したがって、特開2000−024515号公報に記載の触媒を三元触媒として用い、上記したようにゼオライトのコーキングを防止するために貴金属を担持しようとすると、Pt及びRhが近接してゼオライトに担持されることになり、PtとRhとが互いに固溶するという不具合が生じてしまう。
特開2002−361048号 特開2000−024515号 特開平10−216514号
However, the catalyst described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-024515 described above does not describe the technical idea of separating and supporting Pt and Rh. Therefore, when the catalyst described in JP 2000-024515 A is used as a three-way catalyst and noble metal is supported to prevent coking of the zeolite as described above, Pt and Rh are closely supported on the zeolite. As a result, there is a problem that Pt and Rh are dissolved in each other.
JP 2002-361048 JP 2000-024515 JP-A-10-216514

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ゼオライトを用いてコーキングを確実に防止し、かつ三元触媒として高い活性を発現できる触媒とすることを解決すべき課題とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and makes it the problem which should be solved to make a catalyst which can prevent coking reliably using zeolite and can express high activity as a three-way catalyst.

上記課題を解決する本発明の排ガス浄化用触媒の特徴は、第1貴金属を担持したゼオライト粒子と、ゼオライト粒子の表面に形成され第2貴金属を担持した多孔質酸化物層と、からなることにある。   A feature of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention that solves the above-mentioned problem is that it comprises a zeolite particle supporting a first noble metal and a porous oxide layer formed on the surface of the zeolite particle and supporting a second noble metal. is there.

第1貴金属はRhであり、第2貴金属はPtであることが望ましい。また多孔質酸化物層はアルミナ層であることが望ましい。   It is desirable that the first noble metal is Rh and the second noble metal is Pt. The porous oxide layer is preferably an alumina layer.

本発明の排ガス浄化用触媒によれば、第2貴金属を担持した多孔質酸化物層は薄いので、HC及び酸素が容易にゼオライトに到達する。したがってHC吸着能に優れ、かつHC浄化能に優れている。そしてゼオライトに第1貴金属が担持されているので、ゼオライトに吸着したHCが放出される際に第1貴金属と接触する確率が高く、高いHC浄化能が発現される。また細孔内に担持された第1貴金属による炭素の酸化によってコーキングが確実に防止され、かつ第1貴金属と第2貴金属が多孔質酸化物層で分離されているので、互いの固溶などが抑制される。したがって耐久性にきわめて優れている。   According to the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, since the porous oxide layer supporting the second noble metal is thin, HC and oxygen easily reach the zeolite. Therefore, it excels in HC adsorption ability and HC purification ability. And since the 1st noble metal is carry | supported by the zeolite, when HC adsorb | sucked to the zeolite is discharge | released, the probability of contacting with a 1st noble metal is high, and high HC purification ability is expressed. In addition, the oxidation of carbon by the first noble metal supported in the pores prevents the caulking reliably, and the first and second noble metals are separated by the porous oxide layer. It is suppressed. Therefore, it is extremely excellent in durability.

本発明の排ガス浄化用触媒では、ゼオライトよりなるコアに第1貴金属を担持し、その表面の薄膜状の多孔質酸化物層に第2貴金属を担持している。したがって第1貴金属と第2貴金属とは、多孔質酸化物層により互いに分離して担持されているので、第1貴金属と第2貴金属とが同種の場合には、高温時の粒成長を抑制することができる。またRhとPtとを分離して担持した場合には、互いの固溶を抑制することができる。したがって活性の低下が抑制される。そして細孔内に担持された第1貴金属による炭素の酸化によって、コーキングが確実に防止される。   In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a first noble metal is supported on a core made of zeolite, and a second noble metal is supported on a thin-film porous oxide layer on the surface thereof. Therefore, since the first noble metal and the second noble metal are supported separately from each other by the porous oxide layer, when the first noble metal and the second noble metal are of the same type, grain growth at high temperatures is suppressed. be able to. In addition, when Rh and Pt are supported separately, mutual solid solution can be suppressed. Therefore, the decrease in activity is suppressed. Coking is reliably prevented by the oxidation of carbon by the first noble metal supported in the pores.

また第1貴金属を担持した多孔質酸化物層は、ゼオライト粒子の表面を被覆すれば足る程度の厚さなので、HC及び酸素が容易にゼオライトに到達する。したがってHC吸着能に優れ、HC浄化能にも優れている。また第1貴金属と第2貴金属とは、多孔質酸化物層により互いに分離して担持されているといえどもその距離はきわめて近い。これによりそれぞれ固有の触媒反応の連絡が効率よく起こり、反応熱の伝達も容易であるので、低温域から高い活性が発現される。   Moreover, since the porous oxide layer supporting the first noble metal is thick enough to cover the surface of the zeolite particles, HC and oxygen easily reach the zeolite. Therefore, it has excellent HC adsorption ability and HC purification ability. The first noble metal and the second noble metal are very close to each other even though they are supported by the porous oxide layer. As a result, the respective catalytic reactions can be efficiently communicated and the reaction heat can be easily transferred, so that high activity is exhibited from a low temperature range.

すなわち、低温域では、排ガス中のHCは多孔質酸化物層を容易に通過してゼオライトに吸着される。一方排ガス中のCOは、多孔質酸化物層に担持された第2貴金属によって低温域でも容易に酸化され、その発熱がゼオライトにも容易に伝達されるため、触媒全体の暖機が促進される。そして第1貴金属が活性化温度を超えると、ゼオライトに吸着されたHCあるいはゼオライトから放出されたHCが第1貴金属によって酸化浄化される。またNOx は、第1貴金属あるいは第2貴金属の触媒作用によって排ガス中のCO、HC、あるいはゼオライトから放出されたHCなどと反応することで還元浄化される。 That is, in the low temperature range, HC in the exhaust gas easily passes through the porous oxide layer and is adsorbed on the zeolite. On the other hand, the CO in the exhaust gas is easily oxidized even at low temperatures by the second noble metal supported on the porous oxide layer, and the heat generation is easily transferred to the zeolite, thus promoting the warm-up of the entire catalyst. . When the first noble metal exceeds the activation temperature, the HC adsorbed on the zeolite or the HC released from the zeolite is oxidized and purified by the first noble metal. NO x is reduced and purified by reacting with CO, HC, or HC released from zeolite in the exhaust gas by the catalytic action of the first noble metal or the second noble metal.

ゼオライトとしては、ZSM-5、モルデナイト、Y型ゼオライト、フェリエライトなどを用いることができる。そのSiO2/Al2O3 比は特に制限されないが、10〜2000の範囲のものが好ましい。 As the zeolite, ZSM-5, mordenite, Y-type zeolite, ferrierite and the like can be used. The SiO 2 / Al 2 O 3 ratio is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 2000.

ゼオライト粒子は、平均粒径が10μm以下のものを用いることが望ましい。平均粒径が10μmを超えると、表面積が小さすぎてHC吸着能が不足し、コート層の形成が困難となる場合もある。   It is desirable to use zeolite particles having an average particle size of 10 μm or less. When the average particle diameter exceeds 10 μm, the surface area is too small, the HC adsorption ability is insufficient, and it may be difficult to form the coat layer.

薄膜状の多孔質酸化物層は、肉厚が薄いほど好ましい。こうすることで多孔質酸化物層での酸化反応の発熱がゼオライト粒子にさらに伝わり易くなり、反応が促進される。このように薄い多孔質酸化物層を形成するには、アルコキシド法、硝酸塩水溶液からの沈殿法などによって形成することも可能であるが、カップリング剤の分解によって形成することが望ましい。カップリング剤は一般に1分子に1個の親水基をもち、その親水基が無機物であるゼオライト粒子表面と化学的に結合する。そして結合したカップリング剤を焼成することで、カップリング剤中に含まれる金属原子が酸化物となってゼオライト粒子表面に薄膜状に形成される。このようにして形成された多孔質酸化物層は、きわめて肉厚が薄く、nmオーダーのほぼ単一分子膜となってゼオライト粒子を被覆する。   The thin porous oxide layer is preferably as thin as possible. By doing so, the heat of the oxidation reaction in the porous oxide layer is more easily transmitted to the zeolite particles, and the reaction is promoted. In order to form such a thin porous oxide layer, it can be formed by an alkoxide method, a precipitation method from a nitrate aqueous solution, or the like, but it is desirable to form the thin porous oxide layer by decomposing the coupling agent. The coupling agent generally has one hydrophilic group per molecule, and the hydrophilic group is chemically bonded to the surface of the zeolite particles, which is an inorganic substance. By baking the coupled coupling agent, the metal atoms contained in the coupling agent become oxides and are formed in a thin film on the surface of the zeolite particles. The porous oxide layer formed in this manner is extremely thin and covers the zeolite particles as an almost monomolecular film on the order of nm.

多孔質酸化物層の多孔質酸化物としては、アルミナ、ジルコニア、チタニアなど種々の多孔質酸化物を用いることができるが、アルミナであることが特に好ましい。ゼオライトは脱Alによって劣化するが、表面にアルミナ層が形成されていれば、例えば「触媒化成技法」vol.17(2000) P21に記載されているように、アルミナ層からゼオライトにAlが再挿入されるので、ゼオライト粒子の劣化を抑制することができる。   As the porous oxide of the porous oxide layer, various porous oxides such as alumina, zirconia, and titania can be used, and alumina is particularly preferable. Zeolite deteriorates due to de-Al, but if an alumina layer is formed on the surface, Al is reinserted into the zeolite from the alumina layer as described in, for example, “Catalyst Conversion Technique” vol. 17 (2000) P21. Therefore, deterioration of the zeolite particles can be suppressed.

ゼオライト粒子に担持される第1貴金属は、Pt、Pd、Rh、Irなどの少なくとも一種を用いることができる。中でもRhを担持することが望ましい。Rhを担持したゼオライトは、例えば次式のようにHCからH2を生成する反応を促進する。したがって排ガス中でH2が生成され、これがNOx を還元するためNOx 浄化能が向上する。 As the first noble metal supported on the zeolite particles, at least one of Pt, Pd, Rh, Ir and the like can be used. In particular, it is desirable to carry Rh. The zeolite carrying Rh promotes the reaction of generating H 2 from HC, for example, as shown in the following formula. Therefore, H 2 is generated in the exhaust gas, and this reduces NO x , so that the NO x purification ability is improved.

CH4 + CO2→2CO + 2H2
多孔質酸化物層に担持される第2貴金属は、Pt、Pd、Rh、Irなどの少なくとも一種を用いることができる。中でも三元活性に優れたPtを担持することが望ましい。そして第1貴金属としてRhを担持しておけば、PtとRhとを互いに分離した状態で、しかも近接した状態となるので、PtへのRhの固溶を確実に防止でき、三元触媒として高い活性を長期間維持することができる。また細孔内に担持されたPt及びRhの少なくとも一方によって炭素が酸化されるので、コーキングを確実に防止でき、HC吸着能の劣化を防止することができる。
CH 4 + CO 2 → 2CO + 2H 2
As the second noble metal supported on the porous oxide layer, at least one of Pt, Pd, Rh, Ir and the like can be used. In particular, it is desirable to carry Pt having excellent ternary activity. If Rh is supported as the first noble metal, Pt and Rh are separated from each other and close to each other, so that solid solution of Rh in Pt can be surely prevented, and the three-way catalyst is high. The activity can be maintained for a long time. Further, since carbon is oxidized by at least one of Pt and Rh supported in the pores, coking can be surely prevented and deterioration of HC adsorption ability can be prevented.

貴金属の担持量は、Pt及びPdの場合は触媒粒子 120gに対して 0.1〜20.0gが好ましく、 0.5〜10.0gが特に好ましい。またRhの場合は、触媒粒子 120gに対して0.01〜80gが好ましく、0.05〜 5.0gが特に好ましい。触媒体積1リットル当たりに換算すれば、Pt及びPdの場合は 0.1〜20gが好ましく、 0.5〜10gが特に好ましい。またRhの場合は0.01〜10gが好ましく、0.05〜5gが特に好ましい。   In the case of Pt and Pd, the supported amount of the noble metal is preferably 0.1 to 20.0 g, particularly preferably 0.5 to 10.0 g with respect to 120 g of the catalyst particles. In the case of Rh, 0.01 to 80 g is preferable and 0.05 to 5.0 g is particularly preferable with respect to 120 g of catalyst particles. In terms of 1 liter of catalyst volume, 0.1 to 20 g is preferable in the case of Pt and Pd, and 0.5 to 10 g is particularly preferable. In the case of Rh, 0.01 to 10 g is preferable, and 0.05 to 5 g is particularly preferable.

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.

(実施例1)
ZSM-5粉末12gを、所定濃度の硝酸ロジウム水溶液の所定量中に混合し、2時間撹拌後に濾過し、 120℃で乾燥後 500℃で焼成してRhを担持した。Rhの担持量は0.05gである。
(Example 1)
12 g of ZSM-5 powder was mixed in a predetermined amount of an aqueous rhodium nitrate solution having a predetermined concentration, filtered after stirring for 2 hours, dried at 120 ° C. and calcined at 500 ° C. to carry Rh. The amount of Rh supported is 0.05 g.

次にAl系カップリング剤であるアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート(「プレンアクトAL-M」味の素ファインテクノ製)36g( Al2O3として 3.7g)をn-プロパノールに溶解し、この溶液中に上記で調製されたRh/ZSM-5粉末全量を加えて撹拌した。これをミリング用容器に移し、セラミックボールを適当数入れて3時間ミリングした。 Next, 36 g (3.7 g as Al 2 O 3 ) of acetoalkoxyaluminum diisopropylate (“Plenact AL-M” manufactured by Ajinomoto Finetechno), which is an Al-based coupling agent, is dissolved in n-propanol. The whole amount of Rh / ZSM-5 powder prepared in (1) was added and stirred. This was transferred to a milling vessel, and an appropriate number of ceramic balls were added and milled for 3 hours.

その後、デカンテーション及び遠心分離によって溶媒を分離した。これを3回繰り返して未反応のカップリング剤とアルコールを除き、乾燥後 500℃で2時間焼成した。これによりRh/ZSM-5粒子に付着固定したカップリング剤の有機基を酸化分解し、Rh/ZSM-5粒子の表面に薄い Al2O3層をもつ Al2O3/Rh/ZSM-5粒子からなる触媒粉末を調製した。 Thereafter, the solvent was separated by decantation and centrifugation. This was repeated three times to remove unreacted coupling agent and alcohol, and after drying, calcination was carried out at 500 ° C. for 2 hours. As a result, the organic group of the coupling agent adhered and fixed to the Rh / ZSM-5 particles is oxidatively decomposed, and Al 2 O 3 / Rh / ZSM-5 having a thin Al 2 O 3 layer on the surface of the Rh / ZSM-5 particles. A catalyst powder composed of particles was prepared.

得られた Al2O3/Rh/ZSM-5触媒粉末全量を、所定濃度のジニトロジアンミン白金水溶液の所定量中に混合し、2時間撹拌後に濾過し、 120℃で乾燥後 500℃で焼成してPtを担持した。Ptの担持量は 0.2gである。こうしてPt/ Al2O3/Rh/ZSM-5触媒粉末を調製した。 The total amount of the resulting Al 2 O 3 / Rh / ZSM-5 catalyst powder is mixed with a predetermined amount of dinitrodiammine platinum aqueous solution having a predetermined concentration, filtered after stirring for 2 hours, dried at 120 ° C, and calcined at 500 ° C. Pt was supported. The amount of Pt supported is 0.2 g. Thus, a Pt / Al 2 O 3 / Rh / ZSM-5 catalyst powder was prepared.

得られた触媒は、図1及び図2に示すPt/ Al2O3/Rh/ZSM-5触媒粒子が集合した粉末である。この触媒粒子は、コア部であるZSM-5粒子1と、ZSM-5粒子1の表面に形成された Al2O3層2とからなり、ZSM-5粒子1にRh11が担持され、 Al2O3層2にPt20が担持されている。 Al2O3層2はきわめて薄いため、Pt20とRh11は互いに分離された状態でありながら十分に近接して担持されている。 The obtained catalyst is a powder in which Pt / Al 2 O 3 / Rh / ZSM-5 catalyst particles shown in FIGS. 1 and 2 are assembled. The catalyst particles are composed of ZSM-5 particles 1 as a core portion and an Al 2 O 3 layer 2 formed on the surface of the ZSM-5 particles 1, and Rh11 is supported on the ZSM-5 particles 1, and Al 2 Pt20 is supported on the O 3 layer 2. Since the Al 2 O 3 layer 2 is extremely thin, Pt20 and Rh11 are supported in close proximity while being separated from each other.

この触媒粉末を定法でペレット化し、試験に供した。   The catalyst powder was pelletized by a conventional method and subjected to a test.

(比較例1)
Al系カップリング剤であるアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート(「プレンアクトAL-M」味の素ファインテクノ製)36g( Al2O3として 3.7g)をn-プロパノールに溶解し、この溶液中に実施例1と同様のZSM-5粉末12gを加えて撹拌した。これをミリング用容器に移し、セラミックボールを適当数入れて3時間ミリングした。
(Comparative Example 1)
36 g (3.7 g as Al 2 O 3 ) of acetoalkoxyaluminum diisopropylate (“Plenact AL-M” manufactured by Ajinomoto Fine Techno), an Al coupling agent, was dissolved in n-propanol. 12 g of the same ZSM-5 powder was added and stirred. This was transferred to a milling vessel, and an appropriate number of ceramic balls were added and milled for 3 hours.

その後、デカンテーション及び遠心分離によって溶媒を分離する工程を3回繰り返して未反応のカップリング剤とアルコールを除き、乾燥後 500℃で2時間焼成した。これによりZSM-5粒子に付着固定したカップリング剤の有機基を酸化分解し、ZSM-5粒子の表面に薄い Al2O3層をもつ Al2O3/ZSM-5粒子からなる粉末を調製した。 Then, the process which isolate | separates a solvent by decantation and centrifugation was repeated 3 times, the unreacted coupling agent and alcohol were removed, and it baked at 500 degreeC for 2 hours after drying. As a result, the organic group of the coupling agent adhered and fixed to the ZSM-5 particles is oxidatively decomposed to prepare a powder composed of Al 2 O 3 / ZSM-5 particles having a thin Al 2 O 3 layer on the surface of the ZSM-5 particles. did.

得られた Al2O3/ZSM-5粉末を所定濃度の硝酸ロジウム水溶液の所定量中に混合し、2時間撹拌後に濾過し、 120℃で乾燥後 500℃で焼成してRhを担持した。さらに所定濃度のジニトロジアンミン白金水溶液の所定量中に混合し、2時間撹拌後に濾過し、 120℃で乾燥後 500℃で焼成してPtを担持した。Rh及びPtの担持量は、実施例1と同一である。 The obtained Al 2 O 3 / ZSM-5 powder was mixed in a predetermined amount of an aqueous rhodium nitrate solution having a predetermined concentration, filtered after stirring for 2 hours, dried at 120 ° C., and calcined at 500 ° C. to carry Rh. Further, it was mixed in a predetermined amount of a dinitrodiammine platinum aqueous solution having a predetermined concentration, filtered after stirring for 2 hours, dried at 120 ° C., calcined at 500 ° C., and supported with Pt. The amount of Rh and Pt supported is the same as in Example 1.

得られた触媒粉末を定法でペレット化し、試験に供した。   The obtained catalyst powder was pelletized by a conventional method and subjected to a test.

(比較例2)
ZSM-5粉末12gを、所定濃度の硝酸ロジウム水溶液の所定量中に混合し、2時間撹拌後に濾過し、 120℃で乾燥後 500℃で焼成してRhを担持した。Rhの担持量は0.05gである。
(Comparative Example 2)
12 g of ZSM-5 powder was mixed in a predetermined amount of an aqueous rhodium nitrate solution having a predetermined concentration, filtered after stirring for 2 hours, dried at 120 ° C. and calcined at 500 ° C. to carry Rh. The amount of Rh supported is 0.05 g.

一方、 Al2O3粉末 3.7gを、所定濃度のジニトロジアンミン白金水溶液の所定量中に混合し、2時間撹拌後に濾過し、 120℃で乾燥後 500℃で焼成してPtを担持した。Ptの担持量は 0.2gである。 On the other hand, 3.7 g of Al 2 O 3 powder was mixed in a predetermined amount of a dinitrodiammine platinum aqueous solution having a predetermined concentration, stirred for 2 hours, filtered, dried at 120 ° C., and calcined at 500 ° C. to carry Pt. The amount of Pt supported is 0.2 g.

上記で調製されたRh/ZSM-5粉末全量とPt/ Al2O3粉末全量をよく混合し、これを定法でペレット化して試験に供した。 The total amount of the Rh / ZSM-5 powder prepared above and the total amount of the Pt / Al 2 O 3 powder were mixed well, pelletized by a conventional method, and used for the test.

<試験・評価>
実施例1、比較例1〜2のペレット触媒を評価装置にそれぞれ同量充填し、表1に示すモデルガスを入りガス温度 750℃、流量5L/分で5時間流通させる耐久処理を行った。
<Test and evaluation>
The same amount of each of the pellet catalysts of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 was filled in the evaluation apparatus, and the endurance treatment was performed in which the model gas shown in Table 1 was entered and circulated for 5 hours at a gas temperature of 750 ° C and a flow rate of 5 L / min.

Figure 2005095761
Figure 2005095761

耐久処理後の触媒床を室温(25℃)にしておき、表1に示すモデルガスを 400℃に保持してバイパス回路に流しておいた状態から、触媒床側に切り替えて流量5L/分で流し、触媒出ガスを3分間モニターした。その3分間のHC、CO及びNOx の浄化率を算出し、それぞれの触媒についての結果を図3に示す。 After the endurance treatment, the catalyst bed was kept at room temperature (25 ° C), and the model gas shown in Table 1 was maintained at 400 ° C and flowed through the bypass circuit, then switched to the catalyst bed side at a flow rate of 5 L / min. The catalyst outgas was monitored for 3 minutes. The purification rate of HC, CO and NO x for 3 minutes was calculated, and the results for each catalyst are shown in FIG.

図3より、実施例1の触媒は、耐久処理後においても比較例1,2の触媒に比べて始動時から3分間における浄化活性が高いことが明らかである。これは、耐久試験時に細孔のコーキングが抑制されたこと、及びPtとRhとが分離担持されているため固溶による活性低下が抑制されたこと、の相乗作用に起因していると考えられる。   From FIG. 3, it is clear that the catalyst of Example 1 has a higher purification activity in 3 minutes from the start than the catalysts of Comparative Examples 1 and 2 even after the endurance treatment. This is considered to be due to the synergistic effect that coking of the pores was suppressed during the durability test and that the decrease in activity due to solid solution was suppressed because Pt and Rh were separated and supported. .

本発明の排ガス浄化用触媒は、自動車用の排ガス浄化用触媒、特に三元触媒として用いて効果的であり、暖機性能に優れ始動時などの低温域からHC、CO及びNOx を効率よく浄化することができる。そしてコーキングが防止され、貴金属どうしの固溶などの劣化も防止されているので、耐久性に優れている。 The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is effective when used as an exhaust gas purifying catalyst for automobiles, particularly as a three-way catalyst, and is excellent in warm-up performance and efficiently removes HC, CO and NO x from a low temperature range such as at the start. Can be purified. And since coking is prevented and deterioration, such as solid solution of noble metals, is also prevented, it is excellent in durability.

本発明の一実施例の触媒粒子を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the catalyst particle of one Example of this invention. 本発明の一実施例の触媒粒子を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the catalyst particle of one Example of this invention. 各触媒のHC、CO及びNOx の浄化率を示す棒グラフである。HC of each catalyst is a bar graph showing the purification rates of CO and NO x.

符号の説明Explanation of symbols

1:ZSM-5粒子 2: Al2O3層 10:細孔 1: ZSM-5 particles 2: Al 2 O 3 layer 10: pores

Claims (3)

第1貴金属を担持したゼオライト粒子と、該ゼオライト粒子の表面に形成され第2貴金属を担持した多孔質酸化物層と、からなることを特徴とする排ガス浄化用触媒。   An exhaust gas purifying catalyst comprising: zeolite particles supporting a first noble metal; and a porous oxide layer formed on the surface of the zeolite particles and supporting a second noble metal. 前記第1貴金属はロジウムであり、前記第2貴金属は白金である請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。   The exhaust gas-purifying catalyst according to claim 1, wherein the first noble metal is rhodium, and the second noble metal is platinum. 前記多孔質酸化物層はアルミナ層である請求項1又は請求項2に記載の排ガス浄化用触媒。   The exhaust gas purification catalyst according to claim 1 or 2, wherein the porous oxide layer is an alumina layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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