JP2005262144A - NOx storage reduction catalyst - Google Patents
NOx storage reduction catalyst Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005262144A JP2005262144A JP2004080787A JP2004080787A JP2005262144A JP 2005262144 A JP2005262144 A JP 2005262144A JP 2004080787 A JP2004080787 A JP 2004080787A JP 2004080787 A JP2004080787 A JP 2004080787A JP 2005262144 A JP2005262144 A JP 2005262144A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst layer
- storage
- storage material
- alumina
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
【課題】硫黄被毒からの回復処理を容易に行うことができ、耐久時におけるNOx 浄化活性の低下をさらに抑制する。
【解決手段】
アルミナより硫黄酸化物を吸着しにくい酸化物担体を用いたNOx 吸蔵還元型の下触媒層2の表面に、アルミナにLiとLi以外のNOx 吸蔵材をモル比でLi/(Li以外のNOx 吸蔵材)≧2となるように担持したNOx 吸蔵還元型の上触媒層3を形成した。
上触媒層3は、SOx の捕捉量が理論値より格段に多く、NOx 吸蔵能の回復も容易であるので、下触媒層2の硫黄被毒が抑制され、しかも両触媒層でNOx を浄化できる。
【選択図】 図1
A recovery process from sulfur poisoning can be easily performed, further suppressing the reduction of the NO x purification activity during endurance.
[Solution]
On the surface of the NO x storage-reduction type lower catalyst layer 2 using an oxide carrier that is less likely to adsorb sulfur oxides than alumina, a molar ratio of NO x storage material other than Li and Li to alumina is Li / (other than Li the NO x storage material) to form the NO x storage-and-reduction type catalyst layer 3 on the carrying such that ≧ 2.
The upper catalyst layer 3 has a much larger amount of SO x trapped than the theoretical value, and the recovery of the NO x storage capacity is easy, so that sulfur poisoning of the lower catalyst layer 2 is suppressed, and NO x in both catalyst layers. Can be purified.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、リーン雰囲気でNOx を吸蔵し、ストイキ又はリッチ雰囲気で吸蔵されていたNOx を放出して還元浄化するNOx 吸蔵還元触媒に関し、詳しくは硫黄被毒を抑制できるNOx 吸蔵還元触媒に関する。 The present invention absorbs NO x in lean atmosphere, relates the NO x storage-reduction catalyst for reducing and purifying by releasing NO x that was stored in the stoichiometric or rich atmosphere, specifically the NO x storage reduction can suppress sulfur poisoning Relates to the catalyst.
近年、リーン雰囲気でNOx を吸蔵し、ストイキ又はリッチ雰囲気で吸蔵されていたNOx を放出して還元浄化するNOx 吸蔵還元触媒が開発され、実用化されている。このNOx 吸蔵還元触媒は、アルミナなどの酸化物担体にPtなどの貴金属と、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれるNOx 吸蔵材とを担持してなるものである。リーン雰囲気では、排ガス中のNOが貴金属によって酸化されてNO2 となり、それがNOx 吸蔵材と反応して亜硝酸塩又は硝酸塩となることで吸蔵される。そしてストイキ又はリッチ雰囲気では、亜硝酸塩又は硝酸塩が分解してNOx が放出されることでNOx 吸蔵剤はNOx 吸蔵能を回復し、放出されたNOx は雰囲気中に豊富に存在するHCなどの還元成分によって還元される。 Recently, occludes NO x in lean atmosphere, NO x storage-reduction catalyst for reducing and purifying by releasing NO x that was stored in the stoichiometric or rich atmosphere has been developed and put into practical use. The NO x storage reduction catalyst is formed by supporting a noble metal such as Pt and an NO x storage material selected from alkali metals, alkaline earth metals and rare earth elements on an oxide carrier such as alumina. In the lean atmosphere, NO in the exhaust gas is oxidized by the noble metal to become NO 2 , which is stored by reacting with the NO x storage material to become nitrite or nitrate. In a stoichiometric or rich atmosphere, nitrite or nitrate decomposes and NO x is released, so that the NO x storage agent recovers the NO x storage capacity, and the released NO x is abundant in the atmosphere. It is reduced by reducing components such as
また例えば特開平09−173866号公報に記載されているように、 DPFのセル隔壁の表面にアルミナなどからコート層を形成し、そのコート層に白金(Pt)などの貴金属を担持した連続再生式 DPF(フィルタ触媒)が開発されている。このフィルタ触媒によれば、捕集されたPMが貴金属の触媒反応によって酸化燃焼するため、捕集と同時にあるいは捕集に連続してPMを燃焼させることでフィルタ機能を再生することができる。そして触媒反応は比較的低温で生じること、及び捕集量が少ないうちにPMを燃焼できることから、 DPFに作用する熱応力が小さく破損が防止されるという利点がある。そして例えば特開平09−094434号公報に開示されているように、コート層にNOx 吸蔵材をさらに担持したNOx 吸蔵還元型のフィルタ触媒も知られている。 Further, as described in, for example, JP-A-09-173866, a continuous regeneration type in which a coating layer is formed from alumina or the like on the surface of a DPF cell partition wall and a noble metal such as platinum (Pt) is supported on the coating layer. DPF (filter catalyst) has been developed. According to this filter catalyst, the collected PM is oxidized and burned by the catalytic reaction of the noble metal, so that the filter function can be regenerated by burning the PM simultaneously with the collection or continuously with the collection. Since the catalytic reaction occurs at a relatively low temperature and PM can be burned while the amount of trapped is small, there is an advantage that the thermal stress acting on the DPF is small and damage is prevented. And for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 09-094434, it is also known NO x storage-and-reduction type filter catalyst further carrying the NO x storage material in the coating layer.
ところが排ガス中には硫黄酸化物が含まれているために、NOx 吸蔵材は硫黄酸化物とも反応する。しかし生成する硫酸塩は、硝酸塩より分解しにくいために、通常の雰囲気では硫酸塩となったNOx 吸蔵材のNOx 吸蔵能を回復させることが困難であり、これによってNOx 浄化活性が低下するという問題があった。この現象は、NOx 吸蔵材の硫黄被毒と称されている。この硫黄被毒からNOx 吸蔵材のNOx 吸蔵能を回復するには、排ガス雰囲気を還元剤が豊富なリッチ雰囲気として処理する必要があるが、処理時間が長くなると燃費が悪化してしまう。特にディーゼルエンジンからの排ガス中には硫黄酸化物が多く、上記したNOx 吸蔵還元型のフィルタ触媒においては硫黄被毒を抑制することが大きな課題となっている。 However, since the exhaust gas contains sulfur oxides, the NO x storage material also reacts with sulfur oxides. However, since the sulfate that is produced is more difficult to decompose than nitrate, it is difficult to restore the NO x storage capacity of the NO x storage material that has become sulfate in a normal atmosphere, which reduces the NO x purification activity. There was a problem to do. This phenomenon is called sulfur poisoning of the NO x storage material. The sulfur from poisoning recover the NO x storage capacity of the NO x storage material, it is necessary to handle the exhaust gas atmosphere as a reducing agent-rich rich atmosphere, the fuel consumption when the processing time is long is deteriorated. In particular, exhaust gas from a diesel engine contains a large amount of sulfur oxides, and in the above-mentioned NO x storage reduction type filter catalyst, it is a big problem to suppress sulfur poisoning.
そこで特開2002−177779号公報には、NOx 吸蔵材としてLiとKを用い、モル比でLi/K≧ 1.4となるように担持したディーゼルエンジン用のNOx 吸蔵還元触媒が開示されている。この触媒によれば、排ガス温度が 600℃程度の低温域にある場合においてもNOx 吸蔵材から硫黄成分が効率よく脱離する。しかしこの触媒では、硫黄脱離量は多いもののNOx 吸蔵能の回復が十分でなく、更なる改良が望まれている。 Accordingly Japanese Patent 2002-177779 discloses the use of a Li and K as the NO x storage material, the NO x storage-reduction catalyst for the diesel engine is disclosed which carries so that Li / K ≧ 1.4 in a molar ratio . According to this catalyst, even when the exhaust gas temperature is in a low temperature range of about 600 ° C., the sulfur component is efficiently desorbed from the NO x storage material. However, with this catalyst, although the amount of sulfur desorption is large, the recovery of NO x storage capacity is not sufficient, and further improvement is desired.
また特開2002−126453号公報には、NOx 吸蔵還元触媒層の表面にSOx を物理吸着可能な硫黄捕捉層を形成した排ガス浄化装置が開示されている。この排ガス浄化装置によれば、高温リーン雰囲気においてSOx が硫黄捕捉層に捕捉されるので、NOx 吸蔵還元触媒層に担持されているNOx 吸蔵材の硫黄被毒を抑制することができる。しかしこの技術では、硫黄捕捉層が排ガスの浄化に寄与することはなく、硫黄捕捉層によってコート層の厚さが厚くなるために、排気圧損を従来と同等とするにはNOx 吸蔵還元触媒層の厚さを薄くせざるを得ない。したがってNOx 浄化能を従来と同等に維持しようとすると、NOx 吸蔵還元触媒層に貴金属及びNOx 吸蔵材が高密度で担持されることになり、貴金属の粒成長などによって活性が低下しやすいという不具合がある。
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、硫黄被毒からの回復処理を容易に行うことができ、耐久時におけるNOx 浄化活性の低下をさらに抑制することを解決すべき課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, can be easily recovered from sulfur poisoning, and the problem to be solved is to further suppress the decrease in NO x purification activity during durability. To do.
上記課題を解決する本発明のNOx 吸蔵還元触媒の特徴は、担体基材と、アルミナより硫黄酸化物を吸着しにくい酸化物担体に貴金属とNOx 吸蔵材とを担持してなり担体基材の表面に形成された下触媒層と、アルミナに貴金属とNOx 吸蔵材とを担持してなり下触媒層の表面に形成された上触媒層と、からなり、上触媒層のNOx 吸蔵材はLiとLi以外の元素を少なくとも含み、モル比でLi/(Li以外の元素)≧2となるように含まれることにある。 The feature of the NO x storage-reduction catalyst of the present invention that solves the above problems is that a support base material is formed by supporting a noble metal and a NO x storage material on an oxide support that is less likely to adsorb sulfur oxide than alumina. a lower catalyst layer formed on the surface of the catalyst layer after being formed on the surface under it carries the noble metal and the NO x storage material catalyst layer in an alumina made, the NO x storage material of the upper catalyst layer Includes at least an element other than Li and Li, and is included so as to satisfy a molar ratio of Li / (element other than Li) ≧ 2.
排ガス下流側で目詰めされた流入側セルと、流入側セルに隣接し排ガス上流側で目詰めされた流出側セルと、流入側セルと流出側セルを区画し多数の細孔を有する多孔質のセル隔壁と、を有し、セル隔壁の表面及び細孔内表面に下触媒層及び上触媒層が形成されているフィルタ触媒であることが好ましい。 An inflow side cell clogged on the exhaust gas downstream side, an outflow side cell adjacent to the inflow side cell and clogged on the exhaust gas upstream side, and a porous material that partitions the inflow side cell and the outflow side cell and has a large number of pores It is preferable that the filter catalyst has a lower catalyst layer and an upper catalyst layer formed on the surface of the cell partition wall and the inner surface of the pores.
そしてフィルタ触媒である場合には、下触媒層の平均粒子径は 0.5〜 1.2μmであり、上触媒層の平均粒子径は 1.5μm以上であることが望ましい。 In the case of a filter catalyst, the average particle size of the lower catalyst layer is preferably 0.5 to 1.2 μm, and the average particle size of the upper catalyst layer is preferably 1.5 μm or more.
本発明のNOx 吸蔵還元触媒によれば、上触媒層に多量のSOx を捕捉することができるため、下触媒層のNOx 吸蔵材の硫黄被毒が抑制される。また上触媒層はSOx を脱離しやすいので、NOx 吸蔵能が容易に回復する。したがって硫黄被毒を抑制することができ、回復処理も容易に行うことができる。また平常時は上触媒層と下触媒層とでNOx を浄化し、上触媒層にSOx が捕捉された状況では主として下触媒層によってNOx を浄化するので、NOx 浄化活性の低下をさらに抑制することが可能となり、高いNOx 浄化性能が発現される。 According to the NO x storage reduction catalyst of the present invention, a large amount of SO x can be trapped in the upper catalyst layer, so that sulfur poisoning of the NO x storage material in the lower catalyst layer is suppressed. Moreover, since the upper catalyst layer easily desorbs SO x , the NO x storage capacity is easily recovered. Therefore, sulfur poisoning can be suppressed and a recovery process can be easily performed. In normal conditions, NO x is purified by the upper catalyst layer and the lower catalyst layer, and in the situation where SO x is trapped by the upper catalyst layer, NO x is mainly purified by the lower catalyst layer, so that the NO x purification activity is reduced. Further suppression is possible, and high NO x purification performance is exhibited.
そして短時間のリッチ処理によって硫黄被毒した上触媒層のNOx 吸蔵能を回復できるので、燃費が向上する。 And it is possible to recover the NO x storage capacity of the catalyst layer on the sulfur poisoning by the rich processing of short, fuel economy is improved.
本発明者らは、NOx 吸蔵還元触媒の硫黄被毒現象を鋭意研究したところ、化学反応として算出される理論硫黄被毒量より多量のSOx が捕捉される場合があることを発見した。すなわちアルミナを担体としたNOx 吸蔵還元触媒では、NOx 吸蔵材とSOx との反応による捕捉量と、アルミナとSOx との反応による捕捉量との合計量が理論硫黄被毒量となるが、実際の硫黄被毒量はそれを2倍以上に上回る量となることを見出した。しかもこの現象は、NOx 吸蔵材としてLiと、Li以外のNOx 吸蔵材を、モル比でLi/(Li以外のNOx 吸蔵材)≧2となるように担持した場合に生じることも明らかとなり、このようにNOx 吸蔵材を担持したNOx 吸蔵還元触媒では、 600℃程度の比較的低温域から硫黄成分が容易に脱離しNOx 吸蔵能の回復が容易であることも明らかとなった。さらにこの現象は、アルミナを担体とした場合に特異的に起こるものであり、ジルコニアやチタニアなど他の酸化物担体ではこのような現象は生じないことも明らかとなっている。 As a result of intensive research on the sulfur poisoning phenomenon of the NO x storage reduction catalyst, the present inventors have found that a larger amount of SO x may be captured than the theoretical sulfur poisoning amount calculated as a chemical reaction. That is, in the NO x storage reduction catalyst using alumina as a support, the total amount of the trapped amount due to the reaction between the NO x storage material and SO x and the trap amount due to the reaction between the alumina and SO x is the theoretical sulfur poisoning amount. However, the actual amount of sulfur poisoning was found to be more than twice that amount. Moreover, this phenomenon and Li as the NO x storage material, the the NO x storage material other than Li, (the NO x storage material other than Li) Li / In molar ratio is also apparent that occurs when carrying such that ≧ 2 next, in this way, the NO x storage-reduction catalyst carrying the NO x storage material, also become clear that sulfur components from a relatively low temperature range of about 600 ° C. is easy easy recovery of the desorbed the NO x storage capacity It was. Furthermore, this phenomenon occurs specifically when alumina is used as a support, and it has also been clarified that such a phenomenon does not occur in other oxide supports such as zirconia and titania.
したがって特開2002−177779号公報に記載の触媒が、回復処理時に硫黄成分の脱離量が多いにも関わらずNOx 吸蔵能の回復が不十分であったのは、アルミナにモル比でLi/K≧ 1.4となるように担持しているため、特異的に多く捕捉されたSOx が主として脱離したのであって、NOx 吸蔵材と反応したSOx は大部分がそのまま残ったため回復が不十分であったと考えられる。 Therefore, the catalyst described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-177779 was insufficient in recovery of NO x storage capacity despite the large amount of desorbed sulfur component during the recovery treatment. /K≧1.4 is supported so that a large amount of specifically trapped SO x is mainly desorbed, and most of the SO x that has reacted with the NO x storage material remains as it is and is recovered. It seems that it was insufficient.
本発明は、このような発見に基づいてなされたものである。 The present invention has been made based on such findings.
すなわち本発明のNOx 吸蔵還元触媒は、アルミナに貴金属とNOx 吸蔵材とを担持してなり、NOx 吸蔵材はLiとLi以外の元素を少なくとも含み、モル比でLi/(Li以外の元素)≧2となるように含まれる上触媒層を有している。この上触媒層には理論硫黄被毒量よりも2倍以上多いSOx を捕捉できるので、下触媒層のNOx 吸蔵材の硫黄被毒が抑制され、上触媒層の硫黄被毒後にも主として下触媒層によってNOx を浄化することができる。また硫黄被毒した上触媒層のNOx 吸蔵材からは、 600℃程度の比較的低温域から硫黄成分が容易に脱離するのでNOx 吸蔵能が容易に回復し、下触媒層と上触媒層とでNOx を十分に浄化することができる。 That the NO x storage reduction catalyst of the present invention is made by carrying the noble metal and the NO x storage material in alumina, the NO x storage material comprises at least an element other than Li and Li, in a molar ratio Li / (other than Li The upper catalyst layer is included so that (element) ≧ 2. Since the upper catalyst layer can capture SO x more than twice the theoretical sulfur poisoning amount, sulfur poisoning of the NO x storage material of the lower catalyst layer is suppressed, and mainly after sulfur poisoning of the upper catalyst layer. NO x can be purified by the lower catalyst layer. Also from the NO x storage material of the catalyst layer on the sulfur poisoning, 600 the NO x storage capacity is relatively sulfur components from a low temperature region is easily desorbed of about ℃ easily recovered, the lower catalyst layer and the upper catalyst The layer can sufficiently purify NO x .
下触媒層は、アルミナより硫黄酸化物を吸着しにくい酸化物担体に貴金属とNOx 吸蔵材とを担持してなるものである。硫黄酸化物を吸着しにくい酸化物担体としては、ジルコニア、チタニア、あるいは少なくともチタニアを含む複合酸化物などが例示される。アルミナより酸性度が高い酸化物を用いることが好ましいが、特性に影響を与えない範囲であれば、アルミナあるいはアルミナより酸性度が低い酸化物を混合してもよい。 The lower catalyst layer is formed by supporting a noble metal and a NO x storage material on an oxide carrier that is less likely to adsorb sulfur oxides than alumina. Examples of the oxide carrier that hardly adsorbs sulfur oxide include zirconia, titania, or a composite oxide containing at least titania. It is preferable to use an oxide having a higher acidity than alumina, but alumina or an oxide having a lower acidity than alumina may be mixed as long as the properties are not affected.
下触媒層に担持されている貴金属及びNOx 吸蔵材は、従来のNOx 吸蔵還元触媒と同様のものを用いることができる。貴金属としてはPt、Rh、Pd、Irなどの白金族貴金属が挙げられ、NOx 吸蔵材はアルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。その担持量も従来のNOx 吸蔵還元触媒と同様でよい。 As the noble metal and the NO x storage material supported on the lower catalyst layer, the same materials as those of the conventional NO x storage reduction catalyst can be used. Examples of the noble metal include platinum group noble metals such as Pt, Rh, Pd, and Ir, and the NO x storage material may be at least one selected from alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth elements. The supported amount may be the same as that of the conventional NO x storage reduction catalyst.
下触媒層の表面に形成される上触媒層は、アルミナに貴金属とNOx 吸蔵材とを担持してなり、NOx 吸蔵材はLiとLi以外の元素を少なくとも含み、モル比でLi/(Li以外の元素)≧2となるように含まれている。アルミナとしては、γ型、θ型、α型などを用いることができるが、比表面積の大きなγ型が特に好ましい。 The upper catalyst layer formed on the surface of the lower catalyst layer, alumina becomes carries the noble metal and the NO x storage material, the NO x storage material comprises at least an element other than Li and Li, Li / molar ratio ( Elements other than Li) are included so that ≧ 2. As the alumina, γ type, θ type, α type and the like can be used, and γ type having a large specific surface area is particularly preferable.
Li以外のNOx 吸蔵材としては、K、Baを始めとして、Li以外のアルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。ここで、モル比でLi/(Li以外のNOx 吸蔵材)≧2となるようにすることが重要である。このモル比が2未満では、上触媒層に捕捉されるSOx の量が少なくなり、下触媒層の硫黄被毒を抑制することが困難となる。また 600℃を超える温度で再生処理した場合に、NOx 吸蔵能の回復が不十分となってしますう。 As the NO x storage material other than Li, at least one selected from alkali metals other than Li, alkaline earth metals, and rare earth elements, including K and Ba, can be used. Here, it is important that the molar ratio is Li / (NO x storage material other than Li) ≧ 2. If this molar ratio is less than 2, the amount of SO x trapped in the upper catalyst layer becomes small, and it becomes difficult to suppress sulfur poisoning of the lower catalyst layer. In addition, when reclaimed at temperatures exceeding 600 ° C, the NO x storage capacity may not be restored.
上触媒層に担持される貴金属は特に制限されず、Pt、Rh、Pd、Irなどの白金族貴金属を用いることができる。またNOx 吸蔵材及び貴金属の担持量は、従来のNOx 吸蔵還元触媒と同様でよい。 The noble metal supported on the upper catalyst layer is not particularly limited, and platinum group noble metals such as Pt, Rh, Pd, and Ir can be used. Further, the loading amounts of the NO x storage material and the noble metal may be the same as those of the conventional NO x storage reduction catalyst.
下触媒層と上触媒層との比率は、重量比で上触媒層/下触媒層=7/3〜3/7の範囲が好ましい。この範囲から外れると、下触媒層の硫黄被毒が生じたり、NOx 浄化性能が低下したりする場合がある。 The ratio of the lower catalyst layer to the upper catalyst layer is preferably in the range of upper catalyst layer / lower catalyst layer = 7/3 to 3/7 in weight ratio. If it is out of this range, sulfur poisoning of the lower catalyst layer may occur, or the NO x purification performance may deteriorate.
担体基材は、ストレートフロー構造のモノリス基材とすることができる。また排ガス下流側で目詰めされた流入側セルと、流入側セルに隣接し排ガス上流側で目詰めされた流出側セルと、流入側セルと流出側セルを区画し多数の細孔を有する多孔質のセル隔壁と、を有するフィルタ基材とすることもできる。モノリス基材の場合には、そのセル隔壁の表面に下触媒層と上触媒層が形成される。この場合、モノリス基材1Lに対し、下触媒層と上触媒層の合計で 100〜 300g形成することが好ましい。形成量がこの範囲より少ないとNOx 浄化性能が低下し、この範囲より多く形成するとセル通路が狭まって排気圧損が上昇するため好ましくない。 The carrier substrate can be a monolith substrate having a straight flow structure. Also, an inflow side cell clogged on the exhaust gas downstream side, an outflow cell adjacent to the inflow side cell and clogged on the exhaust gas upstream side, and a perforation having a large number of pores dividing the inflow side cell and the outflow side cell It is also possible to provide a filter base material having a quality cell partition wall. In the case of a monolith substrate, a lower catalyst layer and an upper catalyst layer are formed on the surface of the cell partition wall. In this case, it is preferable to form 100 to 300 g in total of the lower catalyst layer and the upper catalyst layer with respect to 1 L of the monolith substrate. If the formation amount is less than this range, the NO x purification performance is lowered, and if it is more than this range, the cell passage is narrowed and the exhaust pressure loss is increased, which is not preferable.
ディーゼルエンジンからの排ガス中にはパティキュレートマター(PM)が多いので、本発明の触媒が特に有用である。この場合は担体基材はフィルタ基材とされ、セル隔壁の表面及び細孔内表面に下触媒層及び上触媒層が形成される。これによりNOx とPMの浄化が可能となる。この場合、フィルタ基材1Lに対し、下触媒層と上触媒層の合計で75〜 200g形成することが好ましい。形成量がこの範囲より少ないとNOx 浄化性能が低下し、この範囲より多く形成すると細孔の閉塞によって排気圧損が上昇するため好ましくない。 The catalyst of the present invention is particularly useful because there are many particulate matter (PM) in the exhaust gas from the diesel engine. In this case, the carrier substrate is a filter substrate, and a lower catalyst layer and an upper catalyst layer are formed on the surface of the cell partition wall and the inner surface of the pores. This makes it possible to purify NO x and PM. In this case, it is preferable to form 75 to 200 g in total of the lower catalyst layer and the upper catalyst layer with respect to 1 L of the filter base material. If the formation amount is less than this range, the NO x purification performance is lowered, and if the formation amount is more than this range, the exhaust pressure loss increases due to blockage of the pores, which is not preferable.
フィルタ基材のセル隔壁における細孔分布は、従来の DPFと同様に、気孔率が40〜80%、平均細孔径が10〜50μmの範囲とすることができる。気孔率または平均細孔径がこの範囲から外れると、PMの捕集効率が低下したり、排気圧損が上昇したりする場合がある。このようなフィルタ基材を用いた場合には、下触媒層の平均粒子径を 0.5〜 1.2μmとし、上触媒層の平均粒子径を 1.5μm以上とすることが望ましい。下触媒層の平均粒子径を 0.5〜 1.2μmとすることで、セル隔壁の細孔が閉塞されるのを防止でき、排気圧損の上昇を抑制することができる。また上触媒層の平均粒子径が 1.5μm未満では、NOx の拡散が律速となって下触媒層のNOx 吸蔵性能が低下してしまう。 The pore distribution in the cell partition walls of the filter substrate can be in the range of 40 to 80% porosity and 10 to 50 μm average pore diameter, similar to the conventional DPF. If the porosity or the average pore diameter is out of this range, the PM collection efficiency may decrease or the exhaust pressure loss may increase. When such a filter substrate is used, it is desirable that the average particle diameter of the lower catalyst layer is 0.5 to 1.2 μm and the average particle diameter of the upper catalyst layer is 1.5 μm or more. By setting the average particle size of the lower catalyst layer to 0.5 to 1.2 μm, it is possible to prevent the pores of the cell partition walls from being blocked, and to suppress an increase in exhaust pressure loss. On the other hand, if the average particle size of the upper catalyst layer is less than 1.5 μm, the diffusion of NO x is rate-limiting and the NO x storage performance of the lower catalyst layer is lowered.
以下、試験例、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 test examples, examples and comparative examples.
(試験例)
表1に示す各種NOx 吸蔵還元触媒を作製し、SO2 を所定濃度で含むモデルガスを 400℃で流通させた。そして入りガス中のSO2 濃度と出ガス中のSO2 濃度を測定し、触媒に捕捉されたSO2 量をS捕捉量として求めた。結果を表1に示す。
(Test example)
Various NO x storage reduction catalysts shown in Table 1 were prepared, and a model gas containing SO 2 at a predetermined concentration was circulated at 400 ° C. Then go out with SO 2 concentration in the gas was measured SO 2 concentration in the gas, the SO 2 amount trapped catalyst was determined as the S trapping amount. The results are shown in Table 1.
表1より、γ-Al2O3粉末にPtとLi及びBaが所定量担持された触媒は、理論値の2倍以上のSO2 を捕捉することが明らかである。またLi/Ba比が2未満であったり、ZrO2やTiO2を担体としたものでは、SO2 の捕捉量は理論値に満たないことも明らかである。 From Table 1, it is clear that a catalyst in which predetermined amounts of Pt, Li and Ba are supported on γ-Al 2 O 3 powder captures SO 2 more than twice the theoretical value. It is also clear that the amount of SO 2 trapped is less than the theoretical value when the Li / Ba ratio is less than 2 or when ZrO 2 or TiO 2 is used as a carrier.
図1に、本実施例のフィルタ型NOx 吸蔵還元触媒を示す。フィルタ基材1は、排ガス下流側で目詰めされた流入側セル10と、流入側セル10に隣接し排ガス上流側で目詰めされた流出側セル11と、流入側セル10と流出側セル11を区画し多数の細孔を有する多孔質のセル隔壁12と、を有している。セル隔壁12の細孔表面には、下触媒層2が形成され、下触媒層2の表面には上触媒層3が形成されている。以下、この触媒の製造方法を説明し、構成の詳細な説明に代える。
FIG. 1 shows a filter-type NO x storage reduction catalyst of this example. The
直径30mm、長さ50mmのコージェライト製のフィルタ基材1(気孔率60%、平均細孔径30μm)を用意した。次に、チタニア粉末25重量部、ジルコニア粉末25重量部、アルミナ粉末50重量部、及びバインダーがイオン交換水中に分散されたスラリーを調製し、アトライタとボールミルによって平均粒子径を 0.5μmに調整した。 A filter base material 1 (porosity 60%, average pore diameter 30 μm) made of cordierite having a diameter of 30 mm and a length of 50 mm was prepared. Next, a slurry in which 25 parts by weight of titania powder, 25 parts by weight of zirconia powder, 50 parts by weight of alumina powder, and a binder were dispersed in ion-exchanged water was prepared, and the average particle size was adjusted to 0.5 μm by an attritor and a ball mill.
このスラリーを用い、ウォッシュコート法にて上記フィルタ基材のセル隔壁12の表面及びセル隔壁12の内部の細孔表面にコート層を80g/L形成した。その後、吸水担持法にてPtを2g/L担持して焼成し、吸水担持法にてBaを 0.1モル/L担持した後 500℃で焼成して、下触媒層2を形成した。
Using this slurry, a coat layer of 80 g / L was formed on the surface of the
次に、γ型のアルミナ粉末に予めPtが 2.5重量%担持されたPt/Al2O3粉末と、バインダーと、がイオン交換水中に分散されたスラリーを調製し、アトライタとボールミルによって平均粒子径を 1.5μmに調整した。このスラリーを用い、ウォッシュコート法にて下触媒層2が形成されたフィルタ基材1の下触媒層2の表面に第2のコート層を40g/L形成した。その後、吸水担持法にてKを 0.1モル/L担持し、Liを 0.2モル/L担持した後 500℃で焼成して、上触媒層3を形成した。なお、モル比(Li/K)は 2.0であり、Ptの担持量は1g/Lである。
Next, a slurry in which Pt / Al 2 O 3 powder in which 2.5% by weight of Pt is supported on γ-type alumina powder and a binder is dispersed in ion-exchanged water is prepared, and the average particle size is measured by an attritor and a ball mill. Was adjusted to 1.5 μm. Using this slurry, 40 g / L of the second coat layer was formed on the surface of the lower catalyst layer 2 of the
(実施例2)
下触媒層2の形成時に用いたスラリーの平均粒子径を 0.8μmとし、上触媒層3のKの担持量を0.05モル/Lとしたこと以外は、実施例1と同様である。なお、上触媒層3のモル比(Li/K)は 4.0である。
(Example 2)
The same as Example 1, except that the average particle size of the slurry used in forming the lower catalyst layer 2 was 0.8 μm, and the amount of K supported by the
(実施例3)
下触媒層2の形成時に用いたスラリーの平均粒子径を 1.0μmとし、上触媒層3の形成時に用いたスラリーの平均粒子径を2μmとし、上触媒層3にKに代えてBaを 0.1モル/L担持したこと以外は、実施例1と同様である。なお、上触媒層3のモル比(Li/Ba)は 2.0である。
(Example 3)
The average particle diameter of the slurry used when forming the lower catalyst layer 2 is 1.0 μm, the average particle diameter of the slurry used when forming the
(実施例4)
下触媒層2の形成時に用いたスラリーの平均粒子径を 1.2μmとし、下触媒層2にBaに代えてKを 0.1モル/L担持し、上触媒層3の形成時に用いたスラリーの平均粒子径を3μmとしたこと以外は、実施例1と同様である。なお、上触媒層3のモル比(Li/K)は 2.0である。
Example 4
The average particle size of the slurry used when forming the lower catalyst layer 2 is 1.2 μm, and 0.1 mol / L of K is supported on the lower catalyst layer 2 instead of Ba. The average particle size of the slurry used when forming the
(実施例5)
下触媒層2にBaに代えてSrを 0.1モル/L担持し、上触媒層3の形成時に用いたスラリーの平均粒子径を5μmとし、上触媒層3にKに代えてBaを 0.1モル/L担持したこと以外は、実施例1と同様である。なお、上触媒層3のモル比(Li/Ba)は 2.0である。
(Example 5)
The lower catalyst layer 2 is loaded with 0.1 mol / L of Sr instead of Ba, the average particle diameter of the slurry used in forming the
(実施例6)
下触媒層2のBaの担持量を0.05モル/Lとし、下触媒層2にさらにLiを0.05モル/L担持し、上触媒層3のKの担持量を0.05モル/Lとし、上触媒層3のLiの担持量を 0.3モル/Lとしたこと以外は、実施例1と同様である。なお、上触媒層3のモル比(Li/K)は 6.0である。
(Example 6)
The lower catalyst layer 2 has a supported amount of Ba of 0.05 mol / L, the lower catalyst layer 2 further supports 0.05 mol / L, the
(実施例7)
上触媒層3の形成時に用いたスラリーの平均粒子径を 0.8μmとしたこと以外は、実施例1と同様である。なお、上触媒層3のモル比(Li/K)は 2.0である。
(Example 7)
The same as Example 1, except that the average particle size of the slurry used for forming the
(比較例1)
下触媒層2にさらにKを 0.1モル/LとLiを 0.2モル/L担持し、上触媒層3を形成しなかったこと以外は実施例1と同様である。
(Comparative Example 1)
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the lower catalyst layer 2 was further loaded with 0.1 mol / L of K and 0.2 mol / L of Li and the
(比較例2)
上触媒層3のKの担持量を 0.2モル/Lとし、Liの担持量を 0.1モル/Lとしたこと以外は、実施例1と同様である。なお、上触媒層3のモル比(Li/K)は 0.5である。
(Comparative Example 2)
The same as Example 1, except that the amount of K supported on the
(比較例3)
下触媒層2の形成時に用いたスラリーの平均粒子径を 1.2μmとし、下触媒層2にBaに代えてKを 0.1モル/L担持し、上触媒層3の形成時にPt/Al2O3粉末に代えてジルコニアに予めPtが 2.5重量%担持されたPt/ZrO2粉末を用い、上触媒層3の形成時に用いたスラリーの平均粒子径を3μmとしたこと以外は、実施例1と同様である。なお、上触媒層3のモル比(Li/K)は 2.0である。
(Comparative Example 3)
The average particle diameter of the slurry used when forming the lower catalyst layer 2 is 1.2 μm, and 0.1 mol / L of K is supported on the lower catalyst layer 2 instead of Ba. When the
<試験・評価>
各触媒の構成を、表2にまとめて示す。
<Test and evaluation>
The composition of each catalyst is summarized in Table 2.
また、これとは別に、各触媒のNOx 吸蔵材の担持量の1.5倍モルを目安としてSO2 濃度がそれぞれ調整されたモデルガスを、各触媒に 400℃で5時間流通させるS被毒処理を行った。 Apart from this, S poisoning treatment in which a model gas whose SO 2 concentration is adjusted with 1.5 times the amount of NO x occlusion material supported by each catalyst as a guide is circulated through each catalyst at 400 ° C for 5 hours. Went.
さらに、S被毒処理後の各触媒に対し、表3に示すリッチモデルガスを 600℃で10分間流通させるS脱離処理を行った。 Further, an S desorption treatment in which the rich model gas shown in Table 3 was circulated at 600 ° C. for 10 minutes was performed on each catalyst after the S poisoning treatment.
また実施例1〜6の触媒は、S被毒処理後及びS脱離処理後のNOx 吸蔵量が比較例1及び比較例2の触媒に比べて大幅に向上している。これは、上触媒層3を形成したことによる効果であり、上触媒層3にSOx が捕捉されることで下触媒層2の硫黄被毒が抑制されたこと、かつS脱離処理によってNOx 吸蔵材のNOx 吸蔵能が十分に回復されたことに起因していると考えられる。比較例2の触媒は、モル比(Li/K)が異なること以外は実施例1と同様の構成であるが、モル比(Li/K)が 0.5ではSOx の捕捉量がそれほど多くないので、下触媒層2に硫黄被毒が生じ、しかもNOx 吸蔵能の回復も不十分であると考えられる。
Further, in the catalysts of Examples 1 to 6, the NO x occlusion amount after the S poisoning treatment and after the S desorption treatment is significantly improved as compared with the catalysts of Comparative Examples 1 and 2. This is an effect due to the formation of the
また、比較例3の触媒は特にS被毒処理後及びS脱離処理後のNOx 吸蔵量が低いが、これは上触媒層3の担体としてジルコニアを用いたことによるものであり、上触媒層3における硫黄捕捉量が少ないことに起因している。
Further, the catalyst of Comparative Example 3, especially lower the NO x storage amount after the S-poisoning treatment and after S desorption process, which is due for the use of zirconia as a carrier for the
なお実施例7では、他の実施例に比べてS被毒処理後及びS脱離処理後のNOx 吸蔵量が少ないが、これは上触媒層3の平均粒径が小さすぎるために、NOx が下触媒層2まで十分に拡散しなかったためと考えられる。
Note that in Example 7, because it is small the NO x storage amount after the S-poisoning treatment and after S desorption process than the other embodiments, this is the average particle size of the
1:フィルタ基材 2:下触媒層 3:上触媒層
10:流入側セル 11:流出側セル 12:セル隔壁
1: Filter base material 2: Lower catalyst layer 3: Upper catalyst layer
10: Inflow side cell 11: Outflow side cell 12: Cell bulkhead
Claims (3)
アルミナに貴金属とNOx 吸蔵材とを担持してなり該下触媒層の表面に形成された上触媒層と、からなり、
該上触媒層の該NOx 吸蔵材はLiとLi以外の元素を少なくとも含み、モル比でLi/(Li以外の元素)≧2となるように含まれることを特徴とするNOx 吸蔵還元触媒。 A carrier substrate, a lower catalyst layer of the sulfur oxides formed on the surface of the carries the noble metal and the NO x storage material becomes carrier substrate adsorption hardly oxide support of alumina,
An upper catalyst layer formed by supporting a noble metal and a NO x storage material on alumina and formed on the surface of the lower catalyst layer;
The the NO x storage material of the upper catalyst layer contains at least an element other than Li and Li, the NO x storage-reduction catalyst, characterized in that contained as the Li / (elements other than Li) ≧ 2 in a molar ratio .
The NO x storage-reduction catalyst according to claim 2, wherein the lower catalyst layer has an average particle size of 0.5 to 1.2 µm, and the upper catalyst layer has an average particle size of 1.5 µm or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004080787A JP2005262144A (en) | 2004-03-19 | 2004-03-19 | NOx storage reduction catalyst |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004080787A JP2005262144A (en) | 2004-03-19 | 2004-03-19 | NOx storage reduction catalyst |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005262144A true JP2005262144A (en) | 2005-09-29 |
Family
ID=35087233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004080787A Pending JP2005262144A (en) | 2004-03-19 | 2004-03-19 | NOx storage reduction catalyst |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005262144A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7902107B2 (en) | 2003-08-05 | 2011-03-08 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US8119075B2 (en) | 2005-11-10 | 2012-02-21 | Basf Corporation | Diesel particulate filters having ultra-thin catalyzed oxidation coatings |
| US8128881B2 (en) | 2006-12-01 | 2012-03-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust-gas converting apparatus |
| GB2487850A (en) * | 2009-02-26 | 2012-08-08 | Johnson Matthey Plc | Filtering particulate matter from exhaust gas |
| US8318286B2 (en) | 2007-01-31 | 2012-11-27 | Basf Corporation | Gas catalysts comprising porous wall honeycombs |
| US8512657B2 (en) | 2009-02-26 | 2013-08-20 | Johnson Matthey Public Limited Company | Method and system using a filter for treating exhaust gas having particulate matter |
| JP2017223159A (en) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | 株式会社Subaru | Exhaust emission control device |
| JP2021137714A (en) * | 2020-03-04 | 2021-09-16 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification device |
| JPWO2022269947A1 (en) * | 2021-06-23 | 2022-12-29 |
-
2004
- 2004-03-19 JP JP2004080787A patent/JP2005262144A/en active Pending
Cited By (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10518254B2 (en) | 2003-08-05 | 2019-12-31 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US10857529B2 (en) | 2003-08-05 | 2020-12-08 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US8122603B2 (en) | 2003-08-05 | 2012-02-28 | Basf Corporation | Method of forming a catalyzed selective catalytic reduction (SCR) filter |
| US9517455B2 (en) | 2003-08-05 | 2016-12-13 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US7902107B2 (en) | 2003-08-05 | 2011-03-08 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US10258972B2 (en) | 2003-08-05 | 2019-04-16 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US9144795B2 (en) | 2003-08-05 | 2015-09-29 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US9757717B2 (en) | 2003-08-05 | 2017-09-12 | Basf Corporation | Method for disposing SCR composition on a wall flow monolith |
| US8899023B2 (en) | 2003-08-05 | 2014-12-02 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US9032709B2 (en) | 2003-08-05 | 2015-05-19 | Basf Corporation | Method of forming a catalyzed selective catalytic reduction filter |
| US9039983B1 (en) | 2003-08-05 | 2015-05-26 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US9039984B1 (en) | 2003-08-05 | 2015-05-26 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US9040006B1 (en) | 2003-08-05 | 2015-05-26 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment method |
| US9039982B2 (en) | 2003-08-05 | 2015-05-26 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US9517456B2 (en) | 2003-08-05 | 2016-12-13 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US9121327B2 (en) | 2003-08-05 | 2015-09-01 | Basf Corporation | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US8119075B2 (en) | 2005-11-10 | 2012-02-21 | Basf Corporation | Diesel particulate filters having ultra-thin catalyzed oxidation coatings |
| US8128881B2 (en) | 2006-12-01 | 2012-03-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust-gas converting apparatus |
| US8318286B2 (en) | 2007-01-31 | 2012-11-27 | Basf Corporation | Gas catalysts comprising porous wall honeycombs |
| GB2487850B (en) * | 2009-02-26 | 2013-09-25 | Johnson Matthey Plc | Filter including NOx absorber catalyst for positive ignition engine |
| US8512657B2 (en) | 2009-02-26 | 2013-08-20 | Johnson Matthey Public Limited Company | Method and system using a filter for treating exhaust gas having particulate matter |
| GB2487850A (en) * | 2009-02-26 | 2012-08-08 | Johnson Matthey Plc | Filtering particulate matter from exhaust gas |
| JP2017223159A (en) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | 株式会社Subaru | Exhaust emission control device |
| JP7388951B2 (en) | 2020-03-04 | 2023-11-29 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification device |
| JP2021137714A (en) * | 2020-03-04 | 2021-09-16 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification device |
| US12173634B2 (en) | 2021-06-23 | 2024-12-24 | Cataler Corporation | Particulate filter |
| WO2022269947A1 (en) * | 2021-06-23 | 2022-12-29 | 株式会社キャタラー | Particulate filter |
| JPWO2022269947A1 (en) * | 2021-06-23 | 2022-12-29 | ||
| JP7729887B2 (en) | 2021-06-23 | 2025-08-26 | 株式会社キャタラー | Particulate filter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8409519B2 (en) | Exhaust-gas converting filter and production process for the same | |
| JP4835193B2 (en) | Diesel particulate filter | |
| JP5081672B2 (en) | Exhaust gas purification device | |
| KR20040024483A (en) | Filter catalyst for purifying exhaust gases and its manufacturing method thereof | |
| WO2010041741A1 (en) | Exhaust gas purifying device | |
| JP4144174B2 (en) | Exhaust gas purification device | |
| JP2002188435A (en) | Exhaust gas purification filter | |
| JP2009226349A (en) | Exhaust gas purifying catalyst | |
| EP1710009A1 (en) | Catalyst for purification of diesel exhaust gas | |
| JP2005262144A (en) | NOx storage reduction catalyst | |
| JP2009082846A (en) | Nitrogen oxide adsorbent and exhaust gas purification method using the same | |
| JP3874246B2 (en) | Filter type catalyst for diesel exhaust gas purification | |
| EP1949959A1 (en) | Exhaust gas purification apparatus | |
| JP4218559B2 (en) | Diesel exhaust gas purification device | |
| JP4793316B2 (en) | Sulfur storage catalyst | |
| JP2006159020A (en) | Exhaust gas purification filter and exhaust gas purification catalyst | |
| JP2008151100A (en) | Exhaust gas purification device | |
| JP4100117B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst and its regeneration method | |
| JP4479418B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
| JP2006231116A (en) | Exhaust gas purification filter catalyst | |
| JP2009273989A (en) | Exhaust gas cleaning device | |
| JP2007117954A (en) | Diesel exhaust gas purification catalyst | |
| JP2009138667A (en) | Exhaust gas purification catalyst device | |
| JP4135698B2 (en) | Method for producing sulfur oxide absorbent | |
| JP2006346605A (en) | Exhaust gas purification filter and exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061127 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080710 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080715 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080905 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090122 |
