JP2015009213A - Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス浄化触媒及び内燃機関の排ガス浄化装置に関し、さらに詳しくは、エンジン等の内燃機関の排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)、粒子状物質(PM:Particulate matter)等を効率的に浄化する排ガス浄化触媒、及び、この排ガス浄化触媒を内燃機関の排ガス経路中に配置した内燃機関の排ガス浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst and an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more specifically, carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas of an internal combustion engine such as an engine. The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst that efficiently purifies particulate matter (PM) and the like, and an exhaust gas purification device for an internal combustion engine in which the exhaust gas purification catalyst is disposed in an exhaust gas path of the internal combustion engine.
自動車等のエンジンから排出される排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)、粒子状物質(PM)等の物質は、大気汚染の原因となり、これまでに様々な環境問題を引き起こしている。特に、排ガス中に含まれる粒子状物質(PM)は、喘息や花粉症等のアレルギー性疾患を引き起こす要因とも言われている。そこで、これらの排ガス中に含まれる大気汚染の原因となる物質を浄化するために排ガス浄化装置が利用されている。 Substances such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx), and particulate matter (PM) contained in exhaust gas discharged from engines such as automobiles cause air pollution, It has caused various environmental problems so far. In particular, particulate matter (PM) contained in exhaust gas is also said to cause allergic diseases such as asthma and hay fever. Therefore, an exhaust gas purification apparatus is used to purify substances that cause air pollution contained in these exhaust gases.
従来の排ガス浄化装置においては、アルミナ、セリア、ジルコニア等の金属酸化物からなるセラミックスあるいは一般式ABO3(ただし、A、Bは金属元素)で表されるペロブスカイト構造の金属複合酸化物を触媒担持体とし、この触媒担持体に触媒機能を有する貴金属元素を担持させた排ガス浄化触媒が用いられており、この排ガス浄化触媒に排ガス中に含まれる物質を接触させることで分解処理している(特許文献1)。 In a conventional exhaust gas purifying apparatus, a ceramic supported by a metal oxide such as alumina, ceria, zirconia, or a metal composite oxide having a perovskite structure represented by a general formula ABO 3 (where A and B are metal elements) is supported on a catalyst. An exhaust gas purification catalyst is used in which a noble metal element having a catalytic function is supported on the catalyst carrier, and the substance contained in the exhaust gas is brought into contact with the exhaust gas purification catalyst for decomposition treatment (patent) Reference 1).
さらに、高い比表面積のγ−アルミナ等の微粒子(担持粒子)の表面に貴金属元素を担持させ、貴金属元素の表面積を広げることで触媒活性の面を増加させた複合粒子を触媒として用いる構成も知られている(特許文献2)。 In addition, a configuration is also known in which composite particles in which the surface of a noble metal element is supported on a surface of fine particles (supported particles) such as γ-alumina having a high specific surface area and the catalytic activity is increased by increasing the surface area of the noble metal element are used as catalysts. (Patent Document 2).
ところで、上述した従来の排ガス浄化触媒を用いて排ガスを浄化する場合、触媒担持体に担持された貴金属元素の触媒活性を発現させるために熱を必要とする。しかしながら、例えば、エンジン始動から間もない時には、排ガス浄化触媒が低温であることから、排ガスの浄化が不十分なものとなるという問題点があった。
そこで、低温時に効率的な浄化性能を得る方法として、触媒担持体に担持される貴金属元素の量を増加させて、排ガスと貴金属元素との接触面積(接触確率)を増加させることが考えられるが、排ガスを浄化するための触媒活性を有する9族元素や10族元素等の貴金属元素は、その多くが高価であることから、製造コストが増加するという問題点があった。
By the way, when purifying exhaust gas using the above-described conventional exhaust gas purification catalyst, heat is required to develop the catalytic activity of the noble metal element supported on the catalyst carrier. However, for example, at a short time after the engine is started, the exhaust gas purification catalyst is at a low temperature, so that there is a problem that exhaust gas purification is insufficient.
Therefore, as a method for obtaining efficient purification performance at low temperatures, it is conceivable to increase the contact area (contact probability) between the exhaust gas and the noble metal element by increasing the amount of the noble metal element supported on the catalyst carrier. Many of the noble metal elements having a catalytic activity for purifying exhaust gas, such as group 9 elements and group 10 elements, are expensive, which increases the production cost.
また、上述した従来の高い比表面積のγ−アルミナ等の微粒子の表面に貴金属元素を担持させた複合粒子を触媒として用いる場合、γ−アルミナが1000℃以上の高温下でα−アルミナへ結晶転移することにより、アルミナ微粒子の比表面積が著しく低下するという問題点があった。
このγ−アルミナからα−アルミナへの結晶転移による構造変化は、触媒成分のシンタリング(粒成長)を促進させる原因となり、また、これらの触媒を基材上に層状に形成する場合には、触媒の結晶転移による構造変化が触媒層の剥離や脱落を生じさせる原因ともなる。よって、γ−アルミナ等の微粒子を用いた触媒は、高温下では触媒活性を維持することができない。
このように、排ガス浄化触媒が低温であっても、安定して排ガスを浄化することができ、さらに、高温での高い耐久性と、低温時における高い触媒活性とを両立することのできる排ガス浄化触媒が求められていた。
In addition, when using composite particles in which noble metal elements are supported on the surface of fine particles such as γ-alumina having a high specific surface area as described above as a catalyst, crystal transition of γ-alumina to α-alumina at a high temperature of 1000 ° C or higher As a result, the specific surface area of the alumina fine particles is remarkably reduced.
This structural change due to crystal transition from γ-alumina to α-alumina is a cause of promoting sintering of the catalyst component (grain growth), and when these catalysts are formed in layers on a substrate, The structural change due to the crystal transition of the catalyst may cause the catalyst layer to peel off or drop off. Therefore, a catalyst using fine particles such as γ-alumina cannot maintain catalytic activity at high temperatures.
In this way, even if the exhaust gas purification catalyst is at a low temperature, the exhaust gas can be stably purified, and furthermore, exhaust gas purification that can achieve both high durability at high temperatures and high catalyst activity at low temperatures. There was a need for a catalyst.
そこで、本発明者等は、上記問題点を解決するために鋭意研究を行い、触媒担持体として炭化ケイ素粒子を用い、この炭化ケイ素粒子の表面に貴金属粒子を、この表面上に形成された酸化物層により覆われた状態で担持させることにより、酸化物層と貴金属粒子の相互作用により低温時からの触媒活性が高く、また高温時の貴金属粒子のシンタリングによる触媒活性の低下が抑止され、よって低温時から高温時までの触媒特性に優れることで貴金属粒子の使用量を低減させることが可能な排ガス浄化触媒を提案している(特許文献3)。 Therefore, the present inventors conducted intensive research to solve the above problems, and used silicon carbide particles as a catalyst support, and formed noble metal particles on the surface of the silicon carbide particles, and an oxidation formed on the surface. By supporting in a state covered with a physical layer, the catalytic activity from a low temperature is high due to the interaction between the oxide layer and the noble metal particles, and a decrease in the catalytic activity due to sintering of the noble metal particles at a high temperature is suppressed, Therefore, an exhaust gas purifying catalyst capable of reducing the amount of noble metal particles used by being excellent in catalyst characteristics from a low temperature to a high temperature has been proposed (Patent Document 3).
しかしながら、特許文献3に記載された排ガス浄化触媒においては、炭化ケイ素粒子に対する貴金属粒子の好適な担持量については検討がなされておらず、よって貴金属粒子量の不足による触媒特性の発現不足が生じるおそれがあるという問題点があった。また、触媒特性が飽和する値を超えて過剰な貴金属粒子量を担持させることにより製造コストが増加するという問題点もあった。 However, in the exhaust gas purifying catalyst described in Patent Document 3, no study has been made on a suitable loading amount of the noble metal particles with respect to the silicon carbide particles. There was a problem that there was. In addition, there is a problem in that the production cost is increased by supporting an excessive amount of noble metal particles exceeding the value at which the catalyst characteristics are saturated.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、炭化ケイ素粒子に対して最適な量の貴金属粒子を担持させることで、低温での高い触媒活性と、高温での高い耐久性と、を両立させることができ、さらには、炭化ケイ素粒子に対する貴金属粒子の担持量を最適化することで製造コストの点でも優れている排ガス浄化触媒、及び、この排ガス浄化触媒を用いた内燃機関の排ガス浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and by supporting an optimal amount of noble metal particles with respect to silicon carbide particles, high catalytic activity at low temperatures, high durability at high temperatures, Furthermore, an exhaust gas purification catalyst that is excellent in terms of manufacturing cost by optimizing the amount of noble metal particles supported on silicon carbide particles, and an exhaust gas of an internal combustion engine using the exhaust gas purification catalyst An object is to provide a purification device.
本発明者等は、エンジン等の内燃機関の排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)、粒子状物質(PM)等を効率的に浄化する排ガス浄化触媒について鋭意検討を重ねた結果、炭化ケイ素粒子の表面に貴金属粒子を担持し、さらに、この貴金属粒子を酸化物層により覆われた状態で担持し、かつ、この炭化ケイ素粒子の質量(Ms)に対する貴金属粒子の質量(Mn)の比(Mn/Ms)を0.005以上かつ0.15以下の範囲とすれば、低温での高い触媒活性と、高温での高い耐久性と、を両立させることが可能であり、かつ、炭化ケイ素粒子に対する貴金属粒子の担持量を最適化することで製造コストの点でも優れていることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors efficiently purify carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), nitrogen oxide (NOx), particulate matter (PM), etc. contained in exhaust gas of an internal combustion engine such as an engine. As a result of intensive studies on the exhaust gas purification catalyst, noble metal particles are supported on the surface of the silicon carbide particles, and the noble metal particles are supported in a state covered with an oxide layer, and the mass of the silicon carbide particles ( If the ratio (Mn / Ms) of the mass (Mn) of the noble metal particles to Ms) is in the range of 0.005 or more and 0.15 or less, high catalytic activity at low temperature and high durability at high temperature are obtained. It was possible to achieve both, and it was found that the amount of noble metal particles supported on the silicon carbide particles was optimized, and the present invention was completed.
すなわち、本発明の排ガス浄化触媒は、炭化ケイ素粒子の表面に貴金属粒子が担持された触媒であって、前記貴金属粒子は酸化物層により覆われた状態で担持され、前記炭化ケイ素粒子の質量(Ms)に対する前記貴金属粒子の質量(Mn)の比(Mn/Ms)は、0.005以上かつ0.15以下の範囲であることを特徴とする。 That is, the exhaust gas purification catalyst of the present invention is a catalyst in which noble metal particles are supported on the surface of silicon carbide particles, the noble metal particles are supported in a state of being covered with an oxide layer, and the mass ( The ratio (Mn / Ms) of the mass (Mn) of the noble metal particles to Ms) is in the range of 0.005 or more and 0.15 or less.
前記酸化物層は、非晶質のSiOxCy(ただし、0<x≦3、0≦y≦3)を含有してなることが好ましい。
前記酸化物層は、さらに、SiO2、SiO、SiOC3、SiO2C2及びSiO3Cの群から選択される1種または2種以上の結晶質を含有してなることとしてもよい。
前記炭化ケイ素粒子の平均一次粒子径は、0.01μm以上かつ10μm以下であることが好ましい。
前記貴金属粒子の平均一次粒子径は、1nm以上かつ50nm以下であることが好ましい。
The oxide layer preferably contains amorphous SiO x C y (where 0 <x ≦ 3, 0 ≦ y ≦ 3).
The oxide layer may further contain one or more crystalline materials selected from the group consisting of SiO 2 , SiO, SiOC 3 , SiO 2 C 2 and SiO 3 C.
The average primary particle diameter of the silicon carbide particles is preferably 0.01 μm or more and 10 μm or less.
The average primary particle diameter of the noble metal particles is preferably 1 nm or more and 50 nm or less.
本発明の内燃機関の排ガス浄化装置は、内燃機関の排ガス経路中に配置される1種または2種以上の触媒により前記内燃機関からの排ガスを浄化する排ガス浄化装置であって、前記触媒の少なくとも1種は、本発明の排ガス浄化触媒であることを特徴とする。 An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is an exhaust gas purification apparatus that purifies exhaust gas from the internal combustion engine with one or more types of catalysts disposed in an exhaust gas path of the internal combustion engine. One type is the exhaust gas purification catalyst of the present invention.
本発明の排ガス浄化触媒によれば、炭化ケイ素粒子の表面に貴金属粒子を担持し、かつこの貴金属粒子を酸化物層により覆われた状態で担持し、この炭化ケイ素粒子の質量(Ms)に対する貴金属粒子の質量(Mn)の比(Mn/Ms)を0.005以上かつ0.15以下の範囲としたので、貴金属粒子と酸化物層との界面での相互作用により、低温での高い触媒活性を発現することができる。
また、炭化ケイ素粒子自体が高温で高い耐久性を有し、貴金属粒子も酸化物層により覆われた状態で担持されているので、高温環境下においても、高い耐久性と、低温時と同様の高い触媒活性を維持することができる。
以上により、低温での高い触媒活性と、高温での高い耐久性と、を両立させることができ、その結果、低温領域から高温領域に亘って高い触媒活性を保持しつつ、高い耐久性を維持することができる。
さらに、炭化ケイ素粒子に最適な担持量の貴金属粒子を担持したので、高い触媒特性と高い耐久性を維持しつつ、製造コストの点でも優れている。
According to the exhaust gas purification catalyst of the present invention, the noble metal particles are supported on the surface of the silicon carbide particles, and the noble metal particles are supported in a state of being covered with the oxide layer, and the noble metal with respect to the mass (Ms) of the silicon carbide particles. Since the ratio (Mn / Ms) of the mass (Mn) of the particles is in the range of 0.005 or more and 0.15 or less, high catalytic activity at low temperature due to the interaction at the interface between the noble metal particles and the oxide layer Can be expressed.
In addition, since the silicon carbide particles themselves have high durability at high temperatures and the noble metal particles are supported in a state of being covered with an oxide layer, high durability and similar to those at low temperatures are achieved even in high temperature environments. High catalytic activity can be maintained.
As described above, it is possible to achieve both high catalytic activity at low temperatures and high durability at high temperatures. As a result, high durability is maintained while maintaining high catalytic activity from the low temperature range to the high temperature range. can do.
Furthermore, since the noble metal particles having an optimum loading amount are loaded on the silicon carbide particles, the production cost is excellent while maintaining high catalyst characteristics and high durability.
本発明の内燃機関の排ガス浄化装置によれば、内燃機関の排ガス経路中に配置される触媒の少なくとも1種を、本発明の排ガス浄化触媒としたので、低温領域から高温領域に亘って高い触媒活性を保持しつつ、高い耐久性を維持することができる。その結果、内燃機関の排ガス浄化の信頼性を向上させることができる。 According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, since at least one of the catalysts arranged in the exhaust gas path of the internal combustion engine is the exhaust gas purification catalyst of the present invention, a high catalyst from the low temperature region to the high temperature region. High durability can be maintained while maintaining activity. As a result, the reliability of exhaust gas purification of the internal combustion engine can be improved.
本発明の排ガス浄化触媒及び内燃機関の排ガス浄化装置を実施するための形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
An embodiment for carrying out an exhaust gas purification catalyst and an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention will be described.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.
[排ガス浄化触媒]
本実施形態の排ガス浄化触媒は、炭化ケイ素粒子の表面に貴金属粒子が担持された触媒であり、この貴金属粒子は酸化物層により覆われた状態で担持され、この炭化ケイ素粒子の質量(Ms)に対する貴金属粒子の質量(Mn)の比(Mn/Ms)は、0.005以上かつ0.15以下の範囲である。
[Exhaust gas purification catalyst]
The exhaust gas purifying catalyst of the present embodiment is a catalyst in which noble metal particles are supported on the surface of silicon carbide particles, and the noble metal particles are supported in a state of being covered with an oxide layer, and the mass (Ms) of the silicon carbide particles. The ratio (Mn / Ms) of the mass (Mn) of the noble metal particles to is in the range of 0.005 or more and 0.15 or less.
図1は、本実施形態の排ガス浄化触媒1を示す断面図であり、この排ガス浄化触媒1は、炭化ケイ素粒子2の表面に貴金属粒子3が担持され、この貴金属粒子3は酸化物層4により覆われた状態で担持されている。
なお、図1においては、炭化ケイ素粒子2の表面に担持される貴金属粒子3の個数を1個としているが、貴金属粒子3の数に制限は無く、複数個の貴金属粒子3を担持していてもよい。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an exhaust gas purification catalyst 1 of the present embodiment. In this exhaust gas purification catalyst 1, noble metal particles 3 are supported on the surface of
In FIG. 1, the number of the noble metal particles 3 supported on the surface of the
炭化ケイ素粒子2としては、平均一次粒子径が0.005μm以上かつ5μm以下が好ましく、より好ましくは0.02μm以上かつ0.1μm以下、さらに好ましくは0.035μm以上かつ0.85μm以下である。
ここで、炭化ケイ素粒子2の平均一次粒子径が0.005μm未満では、この炭化ケイ素粒子2の表面活性が高くなり過ぎてしまい、この排ガス浄化触媒1を高温下で使用した際に、排ガス浄化触媒1同士のシンタリング(粒成長)が進行して粒子径が粗大となり、触媒活性が低下するので好ましくない。一方、平均一次粒子径が5μmを越えると、炭化ケイ素粒子2の比表面積が減少するために、最適な量の貴金属粒子を担持した際に、貴金属粒子間の距離が短くなり、その結果、この触媒を高温下で使用した際に、貴金属粒子同士のシンタリング(粒成長)が進行し、触媒活性が低下するので好ましくない。
As
Here, when the average primary particle diameter of the
このような平均一次粒子径が0.005μm以上かつ5μm以下の炭化ケイ素粒子2を得る方法としては、非酸化性雰囲気下にて、高温、高活性を有し、高速冷却プロセスの導入が容易である熱プラズマを利用した熱プラズマ法が挙げられる。この製造方法は、平均一次粒子径が0.005μm以上かつ5μm以下の結晶性に優れた炭化ケイ素ナノ粒子を製造する方法として有用であり、高純度の原料を選択することにより、不純物の含有量が極めて少ない炭化ケイ素ナノ粒子を得ることが可能である。
As a method for obtaining such
また、シリカ前駆体焼成法も挙げることができる。この方法は、有機ケイ素化合物、ケイ素ゾル、ケイ酸ヒドロゲル等のケイ素を含む物質と、フェノール樹脂等の炭素を含む物質と、炭化ケイ素の粒成長を抑制するリチウム等の金属化合物とを含む混合物を、非酸化性雰囲気下にて焼成することにより、炭化ケイ素粒子を得る方法である。
また、必要に応じて、アチソン法、シリカ還元法、シリコン炭化法等を用いて得ることもできる。
Moreover, the silica precursor baking method can also be mentioned. In this method, a mixture containing a silicon-containing substance such as an organosilicon compound, silicon sol, or silicic acid hydrogel, a carbon-containing substance such as a phenol resin, and a metal compound such as lithium that suppresses grain growth of silicon carbide is obtained. In this method, silicon carbide particles are obtained by firing in a non-oxidizing atmosphere.
If necessary, it can also be obtained by using the Atchison method, the silica reduction method, the silicon carbonization method or the like.
貴金属粒子3としては、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)の群から選択される1種または2種以上を含有していることが好ましい。
中でも、特に、白金、金、パラジウム、イリジウムが、700℃以上の高温領域における耐久性が高く、かつ触媒機能が高いので好ましい。
The noble metal particles 3 are selected from the group consisting of platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), and iridium (Ir). It is preferable to contain 1 type or 2 types or more.
Among these, platinum, gold, palladium, and iridium are particularly preferable because they have high durability in a high temperature region of 700 ° C. or higher and high catalytic function.
この貴金属粒子3の平均一次粒径は、1nm以上かつ50nm以下であることが好ましく、より好ましくは1nm以上かつ30nm以下、さらに好ましくは1nm以上かつ10nm以下である。
ここで、平均一次粒径を1nm以上かつ50nm以下と限定した理由は、平均一次粒径が1nm未満では、粒子径が小さすぎて表面活性が強くなりすぎてしまい、凝集し易くなるので、好ましくないからである。一方、平均一次粒径が50nmを超えると、貴金属粒子が炭化ケイ素粒子表面の酸化物層により覆いきれなくなり、酸化物層から突出して露出するようになるために、触媒特性が低下する虞があり、また、低温時における触媒活性が低下するので好ましくない。
The average primary particle size of the noble metal particles 3 is preferably 1 nm or more and 50 nm or less, more preferably 1 nm or more and 30 nm or less, and further preferably 1 nm or more and 10 nm or less.
Here, the reason why the average primary particle size is limited to 1 nm or more and 50 nm or less is preferable because the average primary particle size is less than 1 nm because the particle size is too small and the surface activity becomes too strong and easily aggregates. Because there is no. On the other hand, when the average primary particle size exceeds 50 nm, the noble metal particles cannot be covered with the oxide layer on the surface of the silicon carbide particles and are exposed to protrude from the oxide layer, so that the catalyst characteristics may be deteriorated. In addition, the catalytic activity at low temperatures is lowered, which is not preferable.
酸化物層4としては、SiOxCy(ただし、0<x≦3、0≦y≦3)にて表される非晶質のケイ素炭化酸化物またはケイ素酸化物が好ましい。なお、この酸化物層4の組成や構造は単一である必要はなく、酸化物層4の各部分におけるxおよびyの値は上記の範囲内で任意の値を取ることができる。
この酸化物層4は、結晶質であるSiO2、SiO、SiOC3、SiO2C2、SiO3Cの群から選択される1種または2種以上を含有していてもよい。このような結晶質を含有することにより、特に1000℃以上の高温下における安定性を向上させることができる。但し、酸化物層4は量的に微量であるから、この酸化物層4中に結晶質が含有されていることを確認することは難しい。
The oxide layer 4 is preferably an amorphous silicon carbide oxide or silicon oxide represented by SiO x C y (where 0 <x ≦ 3, 0 ≦ y ≦ 3). The composition and structure of the oxide layer 4 do not need to be single, and the values of x and y in each part of the oxide layer 4 can take arbitrary values within the above range.
The oxide layer 4 may contain one or more selected from the group of crystalline SiO 2 , SiO, SiOC 3 , SiO 2 C 2 , and SiO 3 C. By containing such a crystalline material, stability at a high temperature of 1000 ° C. or more can be improved. However, since the oxide layer 4 is very small in quantity, it is difficult to confirm that the oxide layer 4 contains a crystalline substance.
これら非晶質及び結晶質のケイ素炭化酸化物やケイ素酸化物の中でも、特に、ケイ素炭化酸化物(ケイ素と炭素と酸素を共に含む化合物)は、貴金属粒子3と結合し易いので好ましい。このケイ素炭化酸化物としては、非晶質のSiOxCy(ただし、0<x≦3、0≦y≦3)の他、SiOC3、SiO2C2、SiO3Cが挙げられるが、これらには限定されない。 Among these amorphous and crystalline silicon carbide oxides and silicon oxides, silicon carbide oxides (compounds containing both silicon, carbon, and oxygen) are particularly preferable because they are easily bonded to the noble metal particles 3. Examples of the silicon carbide oxide include amorphous SiO x C y (where 0 <x ≦ 3, 0 ≦ y ≦ 3), SiOC 3 , SiO 2 C 2 , and SiO 3 C. It is not limited to these.
この酸化物層4は、その特性を損なわない範囲で、上記の非晶質のケイ素炭化酸化物またはケイ素酸化物以外の酸化物、例えば、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化セリウム(CeO2)、酸化ネオジム(Nd2O3)、酸化チタン(TiO2)等を含有していてもよい。 The oxide layer 4 has the above-described amorphous silicon carbide oxide or oxide other than silicon oxide, for example, yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), as long as the characteristics are not impaired. ), Cerium oxide (CeO 2 ), neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), and the like.
この排ガス浄化触媒1においては、炭化ケイ素粒子2の質量(Ms)に対する貴金属粒子3の質量(Mn)の比(Mn/Ms)は、0.005以上かつ0.15以下の範囲であることが必要である。この比(Mn/Ms)のより好ましい範囲は0.03以上かつ0.05以下の範囲である。
ここで、質量比を上記の範囲に限定した理由は、この範囲であれば、排ガス浄化触媒1が貴金属粒子3の担持量に応じた触媒特性を示すことから、低温領域から高温領域に亘って高い触媒活性と高い耐久性を有し、かつ高価な貴金属粒子を用いる効果を十分に得ることができる排ガス浄化触媒1を得ることができるからである。
In this exhaust gas purification catalyst 1, the ratio (Mn / Ms) of the mass (Mn) of the noble metal particles 3 to the mass (Ms) of the
Here, the reason why the mass ratio is limited to the above range is that the exhaust gas purifying catalyst 1 exhibits catalytic characteristics corresponding to the amount of the precious metal particles 3 supported in this range, so that the low temperature region to the high temperature region. This is because it is possible to obtain the exhaust gas purification catalyst 1 that has high catalytic activity and high durability and can sufficiently obtain the effect of using expensive noble metal particles.
ここで、質量比(Mn/Ms)が0.005未満であると、貴金属粒子3と、酸化物層4に含まれる非晶質のSiOxCy(ただし、0<x≦3、0≦y≦3)の界面数が少なく、よって、界面相互作用の効果が小さく、良好な触媒特性が得られない。
一方、質量比(Mn/Ms)が0.15を超えると、貴金属粒子3の数が多すぎるために、酸化物層4に覆われる貴金属粒子3の数が限られてしまい、貴金属粒子3と、酸化物層4に含まれる非晶質のSiOxCy(ただし、0<x≦3、0≦y≦3)の界面数が飽和に達する。さらに、酸化物層4に覆われていない貴金属粒子3があるので、これらの貴金属粒子3同士がシンタリング(粒成長)を生じ易くなるが、粒成長した貴金属粒子3は、その比表面積が減少するので、結果として、触媒活性の低下につながる。このように、貴金属粒子3の担持量を増加しても触媒特性が向上せず、結果としてコストアップにつながるので好ましくない。
Here, when the mass ratio (Mn / Ms) is less than 0.005, the amorphous SiO x C y contained in the noble metal particles 3 and the oxide layer 4 (where 0 <x ≦ 3, 0 ≦ The number of interfaces where y ≦ 3) is small, and therefore the effect of interfacial interaction is small, and good catalytic properties cannot be obtained.
On the other hand, when the mass ratio (Mn / Ms) exceeds 0.15, the number of the noble metal particles 3 is limited because the number of the noble metal particles 3 is too large. The number of interfaces of amorphous SiO x C y (where 0 <x ≦ 3, 0 ≦ y ≦ 3) contained in the oxide layer 4 reaches saturation. Furthermore, since there are noble metal particles 3 that are not covered with the oxide layer 4, these noble metal particles 3 are likely to be sintered together (grain growth). As a result, the catalyst activity is reduced. Thus, even if the loading amount of the noble metal particles 3 is increased, the catalyst characteristics are not improved, resulting in an increase in cost, which is not preferable.
[内燃機関の排ガス浄化装置]
本実施形態の内燃機関の排ガス浄化装置は、内燃機関の排ガス経路中に配置される1種または2種以上の触媒により、この内燃機関からの排ガスを浄化する排ガス浄化装置であり、前記触媒の少なくとも1種は、本実施形態の排ガス浄化触媒である。
この排ガス浄化装置は、例えば、ガソリン車、ディーゼル車等の自動車に用いられる。また、排ガス浄化触媒は、内燃機関の排ガス経路中に配置されていればよく、その配置の仕方は特に限定されないが、例えば、自動車(ガソリン車、ディーゼル車)に用いられる排ガス浄化用のハニカム基材、ディーゼル自動車用のDPF等の触媒担持部材に担持し、排ガス経路中に配置することができる。
[Exhaust gas purification device for internal combustion engine]
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment is an exhaust gas purification apparatus that purifies exhaust gas from the internal combustion engine with one or more types of catalysts disposed in the exhaust gas path of the internal combustion engine. At least one is the exhaust gas purification catalyst of the present embodiment.
This exhaust gas purification device is used for automobiles such as gasoline cars and diesel cars, for example. Further, the exhaust gas purification catalyst only needs to be arranged in the exhaust gas path of the internal combustion engine, and the arrangement method is not particularly limited. For example, the honeycomb base for exhaust gas purification used in automobiles (gasoline cars, diesel cars) can be used. It can carry | support to catalyst support members, such as material and DPF for diesel vehicles, and can arrange | position in an exhaust gas path | route.
この排ガス浄化装置は、内燃機関の排ガス経路中に設けられた基材上に、本実施形態の排ガス浄化触媒を複数個含む多孔質層として形成されることが好ましい。ここで、多孔質層とは、連続した膜状の構造体である多孔質膜状だけでなく、多孔質の凝集体状を含んでいる。
この排ガス浄化触媒は、触媒としての機能を発揮することのできる状態であればよく、排ガス浄化触媒が多孔質層中に分散した状態であってもよく、いくつかの排ガス浄化触媒が凝集した状態で多孔質層中に配置されていてもよい。さらには、いくつかの排ガス浄化触媒が凝集して多孔質の連続した膜状の構造体を形成していてもよく、多孔質の凝集体状が形成されていてもよい。いずれの場合も多孔質層と称することとする。また、本実施形態の排ガス浄化触媒のみではなく、他の触媒粒子や、無機粒子、金属粒子を含んでいてもよい。
This exhaust gas purifying device is preferably formed as a porous layer including a plurality of exhaust gas purifying catalysts of the present embodiment on a substrate provided in an exhaust gas path of an internal combustion engine. Here, the porous layer includes not only a porous film shape which is a continuous film-like structure but also a porous aggregate shape.
The exhaust gas purification catalyst may be in a state where it can exhibit a function as a catalyst, the exhaust gas purification catalyst may be dispersed in the porous layer, or a state in which several exhaust gas purification catalysts are aggregated And may be disposed in the porous layer. Furthermore, several exhaust gas purification catalysts may be aggregated to form a porous continuous film-like structure, or a porous aggregate may be formed. In either case, the porous layer will be referred to. In addition to the exhaust gas purification catalyst of the present embodiment, other catalyst particles, inorganic particles, and metal particles may be included.
この多孔質層の気孔率は、40%以上かつ90%以下であることが好ましく、より好ましくは50%以上かつ80%以下である。ここで、気孔率が40%未満では、多孔質内に十分なガス拡散が行われず、触媒が有効に作用できない虞がある。また、気孔率が90%を超えると、多孔質層の機械的強度が低下し、よって、多孔質層自体の変形や基材からの剥がれが発生し易くなり、その結果、触媒作用が低下する虞がある。 The porosity of the porous layer is preferably 40% or more and 90% or less, more preferably 50% or more and 80% or less. Here, if the porosity is less than 40%, sufficient gas diffusion is not performed in the porous body, and the catalyst may not work effectively. On the other hand, when the porosity exceeds 90%, the mechanical strength of the porous layer is lowered, and therefore, the porous layer itself is easily deformed and peeled off from the base material, and as a result, the catalytic action is lowered. There is a fear.
図2は、本実施形態の多孔質膜11を示す模式図であり、この多孔質膜11は、複数種の排ガス浄化触媒12a、12b及び表面被覆炭化ケイ素粒子13が集合して全体が多孔質の膜状となったものである。
ここで、排ガス浄化触媒12aは、炭化ケイ素粒子21の表面に貴金属粒子22が担持され、この貴金属粒子22は酸化物層23により覆われた状態で炭化ケイ素粒子21の表面に担持されている。
また、排ガス浄化触媒12bは、炭化ケイ素粒子21の表面に2個の貴金属粒子22が担持され、これらの貴金属粒子22は酸化物層23により覆われた状態で炭化ケイ素粒子21の表面に担持されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the
Here, in the exhaust
Further, in the exhaust
この炭化ケイ素粒子21の担持する貴金属粒子22の数は、上記の1個または2個の他、3個以上も担持可能である。
一方、表面被覆炭化ケイ素粒子13は、炭化ケイ素粒子21の表面が酸化物層23により覆われたもので、この炭化ケイ素粒子21の表面には貴金属粒子22は担持されていない。
The number of the
On the other hand, the surface-coated
この多孔質膜11は、上記のように、排ガス浄化触媒12a、12bと貴金属粒子22が担持されていない表面被覆炭化ケイ素粒子13との混合物で構成されていてもよく、排ガス浄化触媒12a、12bのみで構成されていてもよく、貴金属粒子22が3個以上担持された排ガス浄化触媒を含んでいてもよい。
さらに、排ガス浄化触媒や表面被覆炭化ケイ素粒子には、必要に応じて、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)等の3族元素〜14族元素から選択された少なくとも1種類の元素、またはそれらの酸化物、炭化物、窒化物を、単独または複合させて含有することもできる。なお、他成分を含む場合の炭化ケイ素の割合は、80体積%以上が好ましく、90体積%以上がより好ましい。
As described above, the
Further, for the exhaust gas purification catalyst and the surface-coated silicon carbide particles, group 3 elements such as silicon (Si), aluminum (Al), boron (B), zirconium (Zr), titanium (Ti), etc., if necessary. It is also possible to contain at least one element selected from group elements, or oxides, carbides, and nitrides thereof alone or in combination. In addition, 80 volume% or more is preferable and, as for the ratio of the silicon carbide in the case of containing another component, 90 volume% or more is more preferable.
この排ガス浄化触媒12a、12b及び表面被覆炭化ケイ素粒子13を含む多孔質膜11に、内燃機関からの排ガスが流入すると、この排ガスが流れる過程で触媒を構成する排ガス浄化触媒12a、12bと接触し、この排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)、粒子状物質(PM)等が、排ガス浄化触媒12a、12bにより、COはCO2に、HCはH2OとCO2に、NOxはNO2に、PMを構成するカーボンはCO2に、それぞれ酸化・分解される。
When exhaust gas from the internal combustion engine flows into the
また、表面被覆炭化ケイ素粒子13においても、表面の酸化物層23が有する酸素の吸着・脱離性能により酸化・分解能力を有することから、同粒子自体によるCO、HC、NOx、PMの酸化・分解や、排ガス浄化触媒12a、12bの有する酸化・分解作用への補助的作用を生じさせる。
その後、生成したNO2がN2に還元されることで、有害成分や粒子状物質が分解除去された浄化ガスは、大気中へ排出される。
Further, since the surface-coated
Thereafter, the generated NO 2 is reduced to N 2 , and the purified gas from which harmful components and particulate matter are decomposed and removed is discharged into the atmosphere.
[排ガス浄化触媒及び内燃機関の排ガス浄化装置の製造方法]
本実施形態の排ガス浄化触媒及び内燃機関の排ガス浄化装置の製造方法について説明する。
本実施形態においては、始めに排ガス浄化触媒を製造し、その後、得られた排ガス浄化触媒を用いて排ガス浄化装置を製造する方法でもよく、排ガス浄化装置を製造する過程において、同時に排ガス浄化触媒を製造する方法でもよい。
そこで、以下の説明では、製造方法を各工程に分けるとともに、初めに可能な工程順を示し、その後で各工程の詳細を説明する。
[Method of manufacturing exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification device of internal combustion engine]
A method for manufacturing the exhaust gas purifying catalyst and the exhaust gas purifying apparatus for the internal combustion engine of the present embodiment will be described.
In the present embodiment, an exhaust gas purification catalyst may be manufactured first, and then an exhaust gas purification device may be manufactured using the obtained exhaust gas purification catalyst. In the process of manufacturing the exhaust gas purification device, the exhaust gas purification catalyst may be used at the same time. A manufacturing method may be used.
Therefore, in the following description, the manufacturing method is divided into processes, the order of possible processes is shown first, and then details of each process are described.
本実施形態の排ガス浄化触媒の製造方法は、母材となる炭化ケイ素粒子を準備する母材準備工程([A]工程)と、この炭化ケイ素粒子の表面に貴金属粒子を担持させる貴金属粒子担持工程([B]工程)と、貴金属粒子が担持された炭化ケイ素粒子の表面に酸化物層を形成する酸化物層形成工程([C]工程)とを有する。
さらに、内燃機関の排ガス浄化装置の製造方法においては、酸化物層形成工程([C]工程)にて得られた排ガス浄化触媒を、排ガス浄化装置を構成する基材へ担持させる基材への担持工程([D]工程)を有する。
The method for producing an exhaust gas purification catalyst of the present embodiment includes a base material preparation step ([A] step) for preparing silicon carbide particles as a base material, and a noble metal particle support step for supporting noble metal particles on the surface of the silicon carbide particles. ([B] step) and an oxide layer forming step ([C] step) for forming an oxide layer on the surface of the silicon carbide particles carrying the noble metal particles.
Furthermore, in the method for manufacturing an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, the exhaust gas purification catalyst obtained in the oxide layer forming step ([C] step) is applied to the base material that is supported on the base material constituting the exhaust gas purification device. It has a supporting step ([D] step).
これら[A]〜[D]の4工程は、その順番において次の制約がある。まず、母材準備工程[A]は当然ながら最初でなければならない。次に、酸化物層形成工程[C]は、貴金属粒子担持工程([B]工程)にて貴金属粒子が担持された炭化ケイ素粒子に対して行う必要がある(炭化ケイ素粒子だけでは不可である)。その理由は、炭化ケイ素粒子に酸化物層を形成した後に貴金属粒子を担持しても、十分な酸化触媒特性が得られないからである。次に、基材への担持工程[D]は、内燃機関の排ガス浄化装置の製造方法に特有の工程であり、排ガス浄化触媒の製造工程としては不要である。
制約は以上の3点であるから、これらの制約を満たせは、順番は任意に選択することができる。
These four steps [A] to [D] have the following restrictions in the order. First, the base material preparation step [A] must be first. Next, the oxide layer forming step [C] needs to be performed on the silicon carbide particles on which the noble metal particles are supported in the noble metal particle supporting step ([B] step). ). The reason is that sufficient oxidation catalyst characteristics cannot be obtained even if noble metal particles are supported after forming an oxide layer on silicon carbide particles. Next, the supporting process [D] on the base material is a process specific to the manufacturing method of the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine, and is not necessary as the manufacturing process of the exhaust gas purification catalyst.
Since the constraints are the above three points, the order can be arbitrarily selected to satisfy these constraints.
また、貴金属粒子担持工程[B]と基材への担持工程[D]は、共に、溶媒(分散媒)への溶解または分散、溶媒(分散媒)の乾燥除去、熱処理、という類似の工程を有する。従って、排ガス浄化装置を製造するにおいては、貴金属粒子担持工程[B]と基材への担持工程[D]とを同時並行して行うことができる。
以上のことから、本実施形態における排ガス浄化触媒及び内燃機関の排ガス浄化装置の製造方法では、次のような工程順を選択することができる。なお、ある工程の後に次の工程を行う場合は「→(右矢印)」で、2つの工程を同時に行う場合は「=」で示すこととする。
In addition, the precious metal particle supporting step [B] and the supporting step [D] on the base material are both similar processes such as dissolution or dispersion in a solvent (dispersion medium), dry removal of the solvent (dispersion medium), and heat treatment. Have. Therefore, in manufacturing the exhaust gas purification apparatus, the noble metal particle supporting step [B] and the supporting step [D] on the base material can be performed in parallel.
From the above, in the manufacturing method of the exhaust gas purification catalyst and the exhaust gas purification device of the internal combustion engine in the present embodiment, the following process order can be selected. It should be noted that “→ (right arrow)” indicates that the next step is performed after a certain step, and “=” indicates that the two steps are performed simultaneously.
まず、排ガス浄化触媒の製造方法は、次の工程順となる。
(1−1):[A]→[B]→[C]
炭化ケイ素粒子に貴金属粒子を担持した後、この貴金属粒子が担持された炭化ケイ素粒子の表面に酸化物層を形成する方法である。上記制約を満たす工程順は、この1種のみである。
First, the manufacturing method of the exhaust gas purification catalyst is in the following order of steps.
(1-1): [A] → [B] → [C]
In this method, noble metal particles are supported on silicon carbide particles, and then an oxide layer is formed on the surface of the silicon carbide particles on which the noble metal particles are supported. There is only one type of process that satisfies the above constraints.
次に、排ガス浄化装置の製造方法は、次の4種の工程順となる。
(2−1):[A]→[B]→[C]→[D]
排ガス浄化触媒(貴金属粒子を担持しかつ表面に酸化物層が形成された炭化ケイ素粒子)を製造した後、この排ガス浄化触媒を基材に担持する方法である。
(2−2):[A]→[B]→[D]→[C]
貴金属粒子を担持した炭化ケイ素粒子を形成し、この貴金属粒子が担持された炭化ケイ素粒子を基材へ担持した後、この炭化ケイ素粒子の表面に酸化物層を形成する方法である。
(2−3):[A]→[D]→[B]→[C]
炭化ケイ素粒子を基材へ担持した後、この炭化ケイ素粒子の表面に貴金属粒子を担持させ、その後、貴金属粒子が担持された炭化ケイ素粒子の表面に酸化物層を形成する方法である。
(2−4):[A]→[B]=[D]→[C]
炭化ケイ素粒子の表面への貴金属粒子の担持と、この炭化ケイ素粒子の基材への担持を同時に行うことにより、貴金属粒子が担持された炭化ケイ素多孔質層を得、この貴金属粒子が担持された炭化ケイ素多孔質層の表面に酸化物層を形成する方法である。
Next, the manufacturing method of the exhaust gas purification apparatus is in the following four kinds of steps.
(2-1): [A] → [B] → [C] → [D]
In this method, after producing an exhaust gas purification catalyst (silicon carbide particles carrying precious metal particles and having an oxide layer formed on the surface), the exhaust gas purification catalyst is carried on a substrate.
(2-2): [A] → [B] → [D] → [C]
In this method, silicon carbide particles carrying noble metal particles are formed, the silicon carbide particles carrying the noble metal particles are carried on a substrate, and then an oxide layer is formed on the surface of the silicon carbide particles.
(2-3): [A] → [D] → [B] → [C]
In this method, after silicon carbide particles are supported on a base material, noble metal particles are supported on the surface of the silicon carbide particles, and then an oxide layer is formed on the surface of the silicon carbide particles on which the noble metal particles are supported.
(2-4): [A] → [B] = [D] → [C]
By simultaneously supporting the noble metal particles on the surface of the silicon carbide particles and supporting the silicon carbide particles on the base material, a porous silicon carbide layer supporting the noble metal particles was obtained, and the noble metal particles were supported. In this method, an oxide layer is formed on the surface of the silicon carbide porous layer.
次に、各工程について詳細に説明する。
「母材準備工程」
母材となる炭化ケイ素粒子を準備する工程である。
炭化ケイ素粒子の平均一次粒子径は、要求される排ガス浄化触媒および排ガス浄化装置の特性に合わせて0.005μm以上かつ5μm以下の範囲で選定すればよい。この炭化ケイ素粒子は、既述の方法、すなわちナノメートルサイズの粒子であれば、熱プラズマ法やシリカ前駆体焼成法等、サブミクロンからミクロン(マイクロメートル)サイズの炭化ケイ素粒子であれば、アチソン法、シリカ還元法、シリコン炭化法等を用いて得ることができる。
Next, each step will be described in detail.
"Base material preparation process"
This is a step of preparing silicon carbide particles as a base material.
The average primary particle diameter of the silicon carbide particles may be selected in the range of 0.005 μm or more and 5 μm or less in accordance with the required characteristics of the exhaust gas purification catalyst and the exhaust gas purification device. The silicon carbide particles are sub-micron to micron (micrometer) size silicon carbide particles such as the thermal plasma method or the silica precursor firing method if the particles are nanometer-sized particles. It can be obtained using a method, a silica reduction method, a silicon carbonization method or the like.
「貴金属粒子担持工程」
炭化ケイ素粒子の表面、あるいは排ガス浄化装置を構成する基材へ担持されて炭化ケイ素粒子多孔質層を形成した炭化ケイ素粒子の表面に、貴金属粒子を担持し、貴金属担持炭化ケイ素粒子、あるいは貴金属担持炭化ケイ素粒子からなる多孔質層を形成する工程である。
初めに、貴金属源を溶媒中に溶解した溶液、あるいは貴金属微粒子を分散媒中に分散させた分散液を作製する。溶媒や分散媒は水が好適であるが、貴金属源が水で分解・沈殿するような場合には、有機溶媒を用いてもよい。
"Precious metal particle loading process"
Noble metal particles are supported on the surface of silicon carbide particles or on the surface of silicon carbide particles that are supported on a substrate constituting an exhaust gas purification device to form a porous layer of silicon carbide particles. This is a step of forming a porous layer made of silicon carbide particles.
First, a solution in which a noble metal source is dissolved in a solvent or a dispersion in which noble metal fine particles are dispersed in a dispersion medium is prepared. The solvent or dispersion medium is preferably water, but an organic solvent may be used when the noble metal source is decomposed and precipitated with water.
この工程で用いられる貴金属源としては、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)の群から選択される1種または2種以上の貴金属元素を含む塩類や化合物、例えば塩化物、硫酸塩、硝酸塩、有機酸塩、錯体(錯塩)、水酸化物等が挙げられる。
また、貴金属微粒子としては、上記の貴金属元素を主成分とする微粒子が挙げられる。
また、有機溶媒としては、極性溶媒が好ましく、アルコール類、ケトン類等が好適に用いられる。
As a noble metal source used in this step, platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir) Examples thereof include salts and compounds containing one or more kinds of noble metal elements selected from the group, such as chlorides, sulfates, nitrates, organic acid salts, complexes (complex salts), and hydroxides.
Examples of the noble metal fine particles include fine particles mainly composed of the noble metal element described above.
Moreover, as an organic solvent, a polar solvent is preferable and alcohol, ketones, etc. are used suitably.
次いで、この溶液または分散液中に炭化ケイ素粒子を浸漬・分散させるか、あるいは炭化ケイ素粒子多孔質層(炭化ケイ素粒子を担持した基材)を浸漬した後、60℃ないし250℃程度の温度で乾燥し、溶媒や分散媒を除去する。これにより、炭化ケイ素粒子(多孔質層を形成しているものを含む)の表面に貴金属源や貴金属微粒子を付着させることができる。 Next, silicon carbide particles are immersed and dispersed in this solution or dispersion, or a silicon carbide particle porous layer (a substrate carrying silicon carbide particles) is immersed, and then at a temperature of about 60 ° C. to 250 ° C. Dry to remove solvent and dispersion medium. Thereby, the noble metal source and the noble metal fine particles can be attached to the surface of the silicon carbide particles (including those forming the porous layer).
次いで、貴金属源や貴金属微粒子が付着した炭化ケイ素粒子あるいは多孔質層を、水素や一酸化炭素等を含む還元雰囲気中、あるいは窒素、アルゴン、ネオン、キセノン等の不活性雰囲気中にて熱処理する。
これにより、貴金属源は、還元・分解されて貴金属となり、生成した貴金属微粒子が炭化ケイ素粒子の表面あるいは多孔質層を形成する炭化ケイ素粒子の表面に固着する。一方、貴金属微粒子は、還元雰囲気中や不活性雰囲気中にて熱処理しても、組成が変化することはなく、当初の微粒子の状態を維持した状態で、炭化ケイ素粒子の表面あるいは多孔質層を形成する炭化ケイ素粒子の表面に固着する。
Next, the silicon carbide particles or the porous layer to which the noble metal source and the noble metal fine particles are attached are heat-treated in a reducing atmosphere containing hydrogen, carbon monoxide, or the like, or in an inert atmosphere such as nitrogen, argon, neon, or xenon.
As a result, the noble metal source is reduced and decomposed to become noble metal, and the generated noble metal fine particles adhere to the surface of the silicon carbide particles or the surface of the silicon carbide particles forming the porous layer. On the other hand, noble metal fine particles are not changed in composition even when heat-treated in a reducing atmosphere or in an inert atmosphere, and the surface of the silicon carbide particles or the porous layer is maintained while maintaining the original fine particle state. It adheres to the surface of the silicon carbide particles to be formed.
熱処理時の温度や時間は、貴金属源や貴金属微粒子の種類や雰囲気条件等により適宜選択すればよいが、通常、熱処理温度は500℃以上かつ1500℃以下の範囲、熱処理時間は10分以上かつ24時間以下の範囲である。また、熱処理は1段階でもよく、温度や雰囲気を変えた複数段階で行ってもよい。
なお、必要以上の温度や時間は、炭化ケイ素粒子の焼結や生成した貴金属粒子のシンタリングを誘発する虞があるので好ましくない。
以上の工程により、貴金属微粒子が表面に担持された炭化ケイ素粒子、あるいは基材に担持され、貴金属微粒子が表面に担持された炭化ケイ素粒子からなる多孔質層を得ることができる。
The temperature and time during the heat treatment may be appropriately selected depending on the type of noble metal source, the noble metal fine particles, the atmospheric conditions, and the like. The range is less than the time. Further, the heat treatment may be performed in one stage, or may be performed in a plurality of stages with different temperatures and atmospheres.
In addition, excessive temperature and time are not preferable because there is a possibility that sintering of silicon carbide particles and sintering of generated noble metal particles may be induced.
Through the above steps, it is possible to obtain a porous layer comprising silicon carbide particles having noble metal fine particles supported on the surface or silicon carbide particles having noble metal fine particles supported on the surface.
「酸化物層形成工程」
貴金属粒子を担持させた炭化ケイ素粒子、または基材へ担持されるとともに貴金属粒子が担持された炭化ケイ素粒子多孔質層を酸化処理して、貴金属粒子が担持された炭化ケイ素粒子の表面に酸化物層を形成し、排ガス浄化触媒、または排ガス浄化触媒からなる多孔質層を形成する工程である。
"Oxide layer formation process"
Oxidizing silicon carbide particles carrying noble metal particles, or silicon carbide particles carried on a substrate and carrying a porous layer of silicon carbide particles carrying noble metal particles, and oxides on the surface of silicon carbide particles carrying noble metal particles Forming a layer to form an exhaust gas purification catalyst or a porous layer made of an exhaust gas purification catalyst.
酸化処理としては、上記の貴金属粒子が担持された炭化ケイ素粒子、あるいは基材へ担持されるとともに貴金属粒子が担持された炭化ケイ素粒子多孔質層(貴金属粒子が担持された炭化ケイ素粒子同士が部分的に焼結した層)を有する基材を、大気、酸素等の酸化性雰囲気下、600℃以上かつ1000℃以下、好ましくは650℃以上かつ900℃以下の温度にて、0.5時間以上かつ36時間以下、好ましくは4時間以上かつ12時間以下、酸化処理し、炭化ケイ素粒子の表面に酸化物層を生成させる。 As the oxidation treatment, silicon carbide particles on which the above-mentioned noble metal particles are supported, or a silicon carbide particle porous layer on which noble metal particles are supported while being supported on a base material (silicon carbide particles on which noble metal particles are supported are partially separated) The substrate having a layer that has been sintered in the air is at least 600 ° C. and 1000 ° C., preferably 650 ° C. and 900 ° C. in an oxidizing atmosphere such as air and oxygen for 0.5 hour or more. The oxidation treatment is performed for 36 hours or less, preferably 4 hours or more and 12 hours or less to form an oxide layer on the surface of the silicon carbide particles.
これにより、炭化ケイ素粒子の表面に貴金属粒子が担持され、かつこの貴金属粒子が酸化物層により覆われた状態となっている排ガス浄化触媒、あるいは炭化ケイ素粒子の表面に貴金属粒子が担持され、かつこの貴金属粒子が酸化物層により覆われた状態となっている炭化ケイ素粒子が基材上に担持された多孔質層からなる排ガス浄化装置を、形成することができる。
このように、酸化物層を上記の条件で形成するとともに、貴金属粒子の平均一次粒径が1nm以上かつ50nm以下であれば、貴金属粒子が酸化物層から突き出すことなく完全に覆われた、高い触媒活性を有する排ガス浄化触媒、あるいは、この排ガス浄化触媒を基材へ担持させた排ガス浄化装置を形成することができる。
Thereby, the noble metal particles are supported on the surface of the silicon carbide particles, and the exhaust gas purification catalyst in which the noble metal particles are covered with the oxide layer, or the noble metal particles are supported on the surface of the silicon carbide particles, and An exhaust gas purifying apparatus comprising a porous layer in which silicon carbide particles in which the noble metal particles are covered with an oxide layer is supported on a substrate can be formed.
In this way, the oxide layer is formed under the above conditions, and when the average primary particle size of the noble metal particles is 1 nm or more and 50 nm or less, the noble metal particles are completely covered without protruding from the oxide layer. An exhaust gas purification catalyst having catalytic activity, or an exhaust gas purification device in which this exhaust gas purification catalyst is supported on a substrate can be formed.
「基材への担持工程」
この基材への担持工程は、母材となる炭化ケイ素粒子、貴金属粒子を担持させた炭化ケイ素粒子、貴金属粒子が担持された表面に酸化層が形成された炭化ケイ素粒子、のいずれかを分散媒中に分散させ、炭化ケイ素粒子分散液を作製する工程と、この炭化ケイ素粒子分散液を排ガス浄化装置を構成する基材上へ塗布(コート)した後乾燥し、さらに炭化ケイ素粒子を部分焼結して多孔質層を形成させる工程とからなる。
まず、既述の炭化ケイ素粒子、貴金属粒子を担持させた炭化ケイ素粒子、貴金属粒子が担持され表面に酸化層が形成された炭化ケイ素粒子、のいずれかを分散媒中に分散させ、炭化ケイ素粒子分散液を作製する。
"Supporting process on substrate"
In the supporting process on the substrate, silicon carbide particles as a base material, silicon carbide particles supporting noble metal particles, or silicon carbide particles having an oxide layer formed on the surface supporting noble metal particles are dispersed. A step of preparing a silicon carbide particle dispersion by dispersing in a medium, and applying (coating) the silicon carbide particle dispersion onto a substrate constituting an exhaust gas purification device, followed by drying; And a step of forming a porous layer.
First, any of the silicon carbide particles described above, silicon carbide particles supporting noble metal particles, or silicon carbide particles supporting noble metal particles and having an oxide layer formed on the surface thereof is dispersed in a dispersion medium to obtain silicon carbide particles. A dispersion is prepared.
この分散媒としては、炭化ケイ素粒子を均一に分散させることのできるものであればよく、水または有機溶媒が好適に用いられる。また、必要に応じて、高分子モノマーやオリゴマーの単体もしくはこれらの混合物を用いてもよい。
上記の有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール等のアルコール類、酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステル等のエステル類、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトン、アセト酢酸エステル等のケトン類、N,N−ジメチルホルムアミド等の酸アミド類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が好適に用いられ、これらの溶媒のうち1種のみ、または2種以上を混合して用いることができる。
Any dispersion medium may be used as long as it can uniformly disperse the silicon carbide particles, and water or an organic solvent is preferably used. Moreover, you may use the polymer monomer, the single-piece | unit of an oligomer, or these mixtures as needed.
Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, diacetone alcohol, furfuryl alcohol, ethylene glycol and hexylene glycol, and esters such as methyl acetate and ethyl acetate. , Diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), ethers such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, acetone , Ketones such as methyl ethyl ketone, acetylacetone, acetoacetate, N, N-dimethylform Acid amides such as amide, toluene, aromatic hydrocarbons such as xylene are preferably used, it is possible to use a mixture of one only or two or more of these solvents.
上記の高分子モノマーとしては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等のアクリル系またはメタクリル系のモノマー、エポキシ系モノマー等を用いることができる。また、上記のオリゴマーとしては、ウレタンアクリレート系オリゴマー、エポキシアクリレート系オリゴマー、アクリレート系オリゴマー等を用いることができる。 Examples of the polymer monomer include acrylic or methacrylic monomers such as methyl acrylate and methyl methacrylate, and epoxy monomers. Moreover, as said oligomer, a urethane acrylate oligomer, an epoxy acrylate oligomer, an acrylate oligomer, etc. can be used.
この分散液は、分散安定性を確保したり、あるいは塗布性を向上させたりするために、分散剤(表面処理剤)、界面活性剤、防腐剤、安定化剤、消泡剤、レベリング剤等を適宜添加してもよい。これらの分散剤、界面活性剤、防腐剤、安定化剤、消泡剤、レベリング剤等の添加量に特に制限はなく、添加する目的に応じて加えればよい。 In order to ensure dispersion stability or improve coatability, this dispersion liquid is used as a dispersant (surface treatment agent), surfactant, preservative, stabilizer, antifoaming agent, leveling agent, etc. May be added as appropriate. There is no restriction | limiting in particular in addition amount, such as these dispersing agents, surfactant, antiseptic | preservative, a stabilizer, an antifoamer, and a leveling agent, What is necessary is just to add according to the objective to add.
この炭化ケイ素粒子分散液を作製する工程に適用可能な装置としては、炭化ケイ素粒子を分散媒中に分散させることができる装置として、例えば、ニーダ、ロールミル、ピンミル、サンドミル、ボールミル、遊星ボールミル等があるが、炭化ケイ素粒子を分散媒体を用いて分散媒中に分散させるためには、サンドミル、ボールミル、遊星ボールミル等が好適である。
また、ボール等の分散媒体としては、スチール、鉛等の金属類が心材となっている樹脂被覆体、アルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア等の無機酸化物焼結体、窒化ケイ素等の窒化物焼結体、炭化ケイ素等のケイ化物焼結体、ソーダガラス、鉛ガラス、高比重ガラス等のガラス類等が挙げられるが、本実施形態にて用いられる分散媒体としては、混合・分散効率の点から、比重が6以上のジルコニア、スチールが心材となっている樹脂被覆体等が好ましい。
As an apparatus applicable to the process of producing this silicon carbide particle dispersion, examples of apparatuses that can disperse silicon carbide particles in a dispersion medium include a kneader, a roll mill, a pin mill, a sand mill, a ball mill, and a planetary ball mill. However, in order to disperse silicon carbide particles in a dispersion medium using a dispersion medium, a sand mill, a ball mill, a planetary ball mill, or the like is preferable.
In addition, as dispersion media such as balls, resin coated bodies made of metals such as steel and lead, sintered inorganic oxides such as alumina, zirconia, silica, and titania, and nitride firing such as silicon nitride are used. Examples of the dispersion medium used in the present embodiment include, but are not limited to, sintered ceramics such as silicon carbide, glass such as soda glass, lead glass, and high specific gravity glass. Therefore, a zirconia having a specific gravity of 6 or more, a resin coated body in which steel is a core material, and the like are preferable.
次いで、上記の炭化ケイ素粒子分散液を、排ガス浄化装置を構成する基材、例えば、ハニカム構造の基材(以下、ハニカム基材とも称する)に塗布し、乾燥させ、基材上に塗膜(塗布乾燥層)を形成する。
ここで、本実施形態における「ハニカム構造」とは、基材中に、隔壁により仕切られ、互いに平行に配置されるとともに、両端が開口された多数のガス流路を有する構造であって、内燃機関から排出された排ガスがその一端側から流入し、ガス流路中を流れる過程で隔壁上に配置された触媒と接触して浄化され、他端側から排出されるものである。
Next, the above silicon carbide particle dispersion is applied to a substrate constituting an exhaust gas purification apparatus, for example, a honeycomb structure substrate (hereinafter also referred to as a honeycomb substrate), dried, and a coating film ( Coating dry layer).
Here, the “honeycomb structure” in the present embodiment is a structure having a large number of gas flow paths that are partitioned by partition walls and arranged in parallel to each other and open at both ends in the base material. The exhaust gas discharged from the engine flows in from one end side, is purified in contact with the catalyst arranged on the partition wall in the process of flowing through the gas flow path, and is discharged from the other end side.
ここでは、上記の炭化ケイ素粒子分散液をハニカム基材等の基材上に、バーコート法、スリップキャスト法、ウォッシュコート法等により塗布し、乾燥させ、基材上に塗膜を形成する。あるいは、ハニカム基材等の基材を炭化ケイ素粒子分散液中に浸漬し、引き上げた後、乾燥させて、基材上に塗膜を形成してもよい。
また、乾燥、すなわち水や有機溶媒の除去は、大気雰囲気下、100℃ないし250℃程度の温度で行えばよい。
Here, the above silicon carbide particle dispersion is applied onto a substrate such as a honeycomb substrate by a bar coating method, a slip casting method, a wash coating method, or the like, and dried to form a coating film on the substrate. Alternatively, a substrate such as a honeycomb substrate may be immersed in a silicon carbide particle dispersion, pulled up, and then dried to form a coating film on the substrate.
Further, drying, that is, removal of water and organic solvent may be performed at a temperature of about 100 ° C. to 250 ° C. in an air atmosphere.
次いで、この炭化ケイ素粒子を含む塗膜を形成したハニカム基材等の基材を、窒素、アルゴン、ネオン、キセノン等の不活性雰囲気下、あるいは水素や一酸化炭素などの還元性雰囲気下にて、500℃以上かつ1500℃以下、好ましくは600℃以上かつ1100℃以下にて熱処理する。
この熱処理により、塗膜中の分散媒、すなわち残留している水や有機溶媒、あるいは塗膜中の高分子モノマーやオリゴマーや、分散剤、界面活性剤、防腐剤、安定化剤、消泡剤、レベリング剤等の添加剤が散逸するとともに、炭化ケイ素粒子同士が部分的に焼結して、粒子同士が結合したネック部分が形成され、多孔質状に接合された多孔質膜が形成される。
Next, a substrate such as a honeycomb substrate on which a coating film containing silicon carbide particles is formed is placed under an inert atmosphere such as nitrogen, argon, neon, or xenon, or under a reducing atmosphere such as hydrogen or carbon monoxide. The heat treatment is performed at 500 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower, preferably 600 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.
By this heat treatment, the dispersion medium in the coating film, that is, the remaining water or organic solvent, the polymer monomer or oligomer in the coating film, the dispersant, the surfactant, the preservative, the stabilizer, the antifoaming agent. The additive such as the leveling agent is dissipated, and the silicon carbide particles are partially sintered to form a neck portion where the particles are bonded to each other, thereby forming a porous film bonded in a porous shape. .
なお、分散液の乾燥は、熱処理工程の前段階として熱処理工程と一体化してもよい。
また、この熱処理工程は、酸化物層形成工程における熱処理条件を調整することにより、炭化ケイ素粒子の表面に酸化物層を生成させると共に炭化ケイ素粒子同士を部分的に焼結させることができれば、省略することができる。
In addition, you may integrate the drying of a dispersion liquid with a heat treatment process as a pre-stage of a heat treatment process.
This heat treatment step is omitted if the oxide layer is formed on the surface of the silicon carbide particles and the silicon carbide particles can be partially sintered by adjusting the heat treatment conditions in the oxide layer forming step. can do.
(貴金属粒子担持工程と多孔質膜形成工程を同時に行う場合)
上記の貴金属粒子担持工程と多孔質膜形成工程は、類似した工程を有する。このことから、内燃機関の排ガス浄化装置の製造方法においては、両工程を同時並行して行うことができる。
(When performing the precious metal particle supporting process and the porous film forming process simultaneously)
The noble metal particle supporting step and the porous film forming step have similar steps. Therefore, in the method for manufacturing an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, both steps can be performed in parallel.
まず、貴金属粒子担持工程においては、貴金属源(貴金属の塩類等)を溶解した溶液、あるいは貴金属微粒子を分散させた分散液を作製する工程が、多孔質膜形成工程においては、分散媒を準備する工程が、それぞれ類似する。また、貴金属粒子担持工程においては、溶液や分散液中に炭化ケイ素粒子を浸漬・分散させる工程が、多孔質膜形成工程においては、炭化ケイ素粒子分散液を作製する工程が、類似する。
従って、多孔質膜形成工程における炭化ケイ素粒子分散媒中に、貴金属源を溶解ないしは分散させることにより、これらの各工程を併せて単一の工程とすることができる。なお、この分散媒としては貴金属源が容易に溶解ないしは分散する物質を選択する必要があり、特に水を好適に用いることができる。一方、有機溶媒等を用いる場合には、この有機溶媒等に容易に分散する貴金属源を選択すればよい。
First, in the noble metal particle supporting step, a step of preparing a solution in which a noble metal source (a noble metal salt or the like) is dissolved or a dispersion in which noble metal fine particles are dispersed is prepared. In the porous film forming step, a dispersion medium is prepared. Each process is similar. In the noble metal particle supporting step, the step of immersing and dispersing silicon carbide particles in a solution or dispersion is similar to the step of preparing the silicon carbide particle dispersion in the porous film forming step.
Therefore, by dissolving or dispersing the noble metal source in the silicon carbide particle dispersion medium in the porous film forming step, these steps can be combined into a single step. As the dispersion medium, it is necessary to select a substance in which the noble metal source can be easily dissolved or dispersed, and water can be particularly preferably used. On the other hand, when an organic solvent or the like is used, a noble metal source that is easily dispersed in the organic solvent or the like may be selected.
次に、多孔質膜形成工程においては、炭化ケイ素粒子分散液をフィルタ基体を構成する多孔質体からなる隔壁へ塗布(コート)する工程があるが、貴金属粒子担持工程においては、相当する工程はない。 Next, in the porous film forming step, there is a step of applying (coating) the silicon carbide particle dispersion liquid to the partition wall made of a porous body constituting the filter base. In the noble metal particle supporting step, the corresponding step is Absent.
次に、貴金属粒子担持工程においては、溶媒である水や分散媒を除去して乾燥する工程が、多孔質膜形成工程においては、炭化ケイ素粒子分散液を塗布した多孔質体からなる隔壁を乾燥させる工程が、それぞれ類似する。
この両工程は乾燥工程であり、実質的に同一の工程であるから、単一の工程とすることができる。乾燥温度は、両工程に共通する範囲、すなわち100℃ないし250℃程度の温度で行えばよい。
Next, in the noble metal particle supporting step, the step of removing water and the dispersion medium as a solvent and drying is performed, and in the porous film forming step, the partition made of a porous body coated with the silicon carbide particle dispersion is dried. The steps to be performed are similar to each other.
Since these two steps are drying steps and are substantially the same steps, they can be a single step. The drying temperature may be a range common to both steps, that is, a temperature of about 100 ° C. to 250 ° C.
次に、貴金属粒子担持工程においては、還元雰囲気中や不活性雰囲気中で熱処理することにより貴金属微粒子を形成する工程が、多孔質膜形成工程においては、塗布乾燥膜を形成した多孔質体からなる隔壁を還元雰囲気中や不活性雰囲気中で熱処理して部分的に焼結し、多孔質膜を形成する工程が、それぞれ類似する。
この両工程は、還元雰囲気中や不活性雰囲気中で熱処理するという点で実質的に同一の工程であるから、単一の工程とすることができる。
熱処理温度や熱処理時間は、両工程に共通する範囲内から、貴金属粒子の生成条件や多孔質膜の形成条件を考慮して選択すればよい。
Next, in the noble metal particle supporting step, the step of forming noble metal fine particles by heat treatment in a reducing atmosphere or in an inert atmosphere is composed of a porous body on which a coating dry film is formed in the porous film forming step. The process of forming a porous film by heat-treating the partition walls in a reducing atmosphere or in an inert atmosphere to partially sinter them is similar.
Both of these steps are substantially the same step in that heat treatment is performed in a reducing atmosphere or an inert atmosphere, and can be a single step.
The heat treatment temperature and the heat treatment time may be selected from the range common to both steps in consideration of the precious metal particle production conditions and the porous film formation conditions.
以上の工程、すなわち分散媒中に貴金属源を溶解ないしは分散させる工程、この分散媒中に炭化ケイ素粒子を分散させる工程、得られた炭化ケイ素粒子分散液をフィルタ基体を構成する多孔質体からなる隔壁へ塗布する工程、得られた塗布膜を乾燥させる工程、得られた塗膜を熱処理する工程、を行うことにより、多孔質膜形成工程中に貴金属粒子担持工程を組み込み、貴金属粒子担持工程と多孔質膜形成工程とを一体化した同時並行工程として行うことができる。
以上により、本実施形態の内燃機関の排ガス浄化装置を作製することができる。
The above steps, that is, the step of dissolving or dispersing the noble metal source in the dispersion medium, the step of dispersing the silicon carbide particles in the dispersion medium, and the obtained silicon carbide particle dispersion liquid comprising a porous body constituting the filter base. By carrying out the step of applying to the partition walls, the step of drying the obtained coating film, and the step of heat-treating the obtained coating film, the noble metal particle supporting step is incorporated into the porous film forming step, It can be performed as a simultaneous and parallel process in which the porous film forming process is integrated.
As described above, the exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine of the present embodiment can be manufactured.
以上説明したように、本実施形態の排ガス浄化触媒によれば、炭化ケイ素粒子の表面に貴金属粒子を担持し、この貴金属粒子を酸化物層により覆われた状態で担持し、炭化ケイ素粒子の質量(Ms)に対する貴金属粒子の質量(Mn)の比(Mn/Ms)を0.005以上かつ0.15以下の範囲としたので、貴金属粒子と酸化物層との界面での相互作用により、低温での高い触媒活性を発現することができる。 As described above, according to the exhaust gas purification catalyst of the present embodiment, the noble metal particles are supported on the surface of the silicon carbide particles, and the noble metal particles are supported in a state of being covered with the oxide layer, and the mass of the silicon carbide particles. Since the ratio (Mn / Ms) of the mass (Mn) of the noble metal particles to (Ms) is in the range of 0.005 or more and 0.15 or less, the interaction at the interface between the noble metal particles and the oxide layer causes a low temperature. Can exhibit high catalytic activity.
また、炭化ケイ素粒子自体が高温で高い耐久性を有し、貴金属粒子も酸化物層により覆われた状態で担持されているので、高温環境下においても、高い耐久性と、低温時と同様の高い触媒活性を維持することができる。
以上により、低温での高い触媒活性と、高温での高い耐久性と、を両立させることができ、その結果、低温領域から高温領域に亘って高い触媒活性を保持しつつ、高い耐久性を維持することができる。
さらに、炭化ケイ素粒子に対して最適な担持量の貴金属粒子が担持されているので、高い触媒特性と高い耐久性を維持しつつ、コスト的にも優れた排ガス浄化触媒を得ることができる。
In addition, since the silicon carbide particles themselves have high durability at high temperatures and the noble metal particles are supported in a state of being covered with an oxide layer, high durability and similar to those at low temperatures are achieved even in high temperature environments. High catalytic activity can be maintained.
As described above, it is possible to achieve both high catalytic activity at low temperatures and high durability at high temperatures. As a result, high durability is maintained while maintaining high catalytic activity from the low temperature range to the high temperature range. can do.
Furthermore, since noble metal particles having an optimum loading amount with respect to the silicon carbide particles are supported, it is possible to obtain an exhaust gas purification catalyst that is excellent in cost while maintaining high catalyst characteristics and high durability.
また、この貴金属粒子は、炭化ケイ素粒子の表面にて酸化物層により覆われており、この酸化物層は貴金属粒子との結合が可能であり、特にその中には貴金属粒子と結合し易いケイ素炭化酸化物(SiOxCy)が含まれているので、高温においても貴金属粒子の担体上での移動を抑制することができ、貴金属粒子のシンタリング(粒成長)を抑制することができる。
また、この貴金属粒子は、酸化物層、特にケイ素炭化酸化物(SiOxCy)との化学的な結合により、貴金属粒子の融解を抑制することができる。
In addition, the noble metal particles are covered with an oxide layer on the surface of the silicon carbide particles, and the oxide layer can be bonded to the noble metal particles, and in particular, silicon that is easily bonded to the noble metal particles is included therein. Since the carbide oxide (SiO x C y ) is contained, the movement of the noble metal particles on the carrier can be suppressed even at a high temperature, and the sintering (grain growth) of the noble metal particles can be suppressed.
Further, the noble metal particles can suppress the melting of the noble metal particles by chemical bonding with an oxide layer, particularly silicon carbide oxide (SiO x C y ).
また、炭化ケイ素粒子は、高温においても安定で、従来より用いられているアルミナ、セリア、ジルコニア等の金属酸化物からなるセラミックス、あるいは一般式ABO3(ただし、A、Bは金属元素)で表されるペロブスカイト構造の金属複合酸化物と比較しても粒成長が生じ難い。これにより、製造工程や使用時に高温に曝させた後においても、貴金属粒子の粒子間距離を維持することができる。その結果、貴金属粒子同士の接触を抑制することができ、シンタリング(粒成長)が発生し難い。 Silicon carbide particles are stable even at high temperatures, and are represented by ceramics made of metal oxides such as alumina, ceria, zirconia, etc., or a general formula ABO 3 (where A and B are metal elements). Compared with the metal composite oxide having a perovskite structure, grain growth hardly occurs. Thereby, the interparticle distance of the noble metal particles can be maintained even after being exposed to a high temperature during the production process or use. As a result, contact between noble metal particles can be suppressed, and sintering (grain growth) hardly occurs.
本実施形態の内燃機関の排ガス浄化装置によれば、内燃機関の排ガス経路中に配置される触媒の少なくとも一種を本実施形態の排ガス浄化触媒としたので、低温時の触媒活性が高く、かつ高温下に曝されても触媒活性が低下することがなく、高い耐久性を維持することができる。したがって、内燃機関から発生する排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)、粒子状物質(PM)等を効率よく酸化・分解し除去することができ、さらに高い信頼性を有する内燃機関の排ガス浄化装置を得ることができる。 According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, since at least one of the catalysts arranged in the exhaust gas path of the internal combustion engine is the exhaust gas purification catalyst of the present embodiment, the catalytic activity at low temperatures is high and the temperature is high Even if exposed underneath, the catalytic activity does not decrease, and high durability can be maintained. Therefore, carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), nitrogen oxide (NOx), particulate matter (PM), etc. contained in the exhaust gas generated from the internal combustion engine can be efficiently oxidized and decomposed and removed. In addition, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having higher reliability can be obtained.
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が、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited by these Examples.
[実施例1]
平均一次粒子径が0.035μmの炭化ケイ素粒子15gを、純水80gに界面活性剤としてポリアクリル酸アンモニウムおよび消泡剤を溶解した分散媒に添加し、この状態で、分散媒体としてジルコニアボールを用いた分散処理を180分間実施した。
このようにして得られたスラリーに、炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.066gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加し、再度分散媒体を用いた分散処理を30分間行い、次いで、蒸発凝固して分散媒を除去した。その後、以下の条件にて熱処理を行うことにより、実施例1の排ガス浄化触媒を作製した。
第一段階:温度 650℃、保持時間 240分、雰囲気 N2
第二段階:温度 1000℃、保持時間 360分、雰囲気 Ar
第三段階:温度 700℃、保持時間 1800分、雰囲気 大気
[Example 1]
15 g of silicon carbide particles having an average primary particle size of 0.035 μm are added to a dispersion medium in which ammonium polyacrylate and an antifoaming agent are dissolved as surfactants in 80 g of pure water. In this state, zirconia balls are used as the dispersion medium. The dispersion process used was carried out for 180 minutes.
To the slurry thus obtained, a dinitrodiammine platinum nitric acid solution was added so that platinum was 0.066 g with respect to 1 g of silicon carbide particles, and again a dispersion treatment using a dispersion medium was performed for 30 minutes, The dispersion medium was removed by evaporation and solidification. Then, the exhaust gas purification catalyst of Example 1 was produced by performing heat processing on the following conditions.
First stage: temperature 650 ° C., holding time 240 minutes, atmosphere N 2
Second stage: temperature 1000 ° C., retention time 360 minutes, atmosphere Ar
Third stage: temperature 700 ° C, holding time 1800 minutes, atmosphere air
[実施例2]
炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.066gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加する替わりに、炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.1gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加した以外は、実施例1と同様にして、実施例2の排ガス浄化触媒を作製した。
[Example 2]
Instead of adding dinitrodiammine platinum nitric acid solution so that platinum becomes 0.066 g per 1 g of silicon carbide particles, dinitrodiammine platinum nitric acid solution is added so that platinum becomes 0.1 g per 1 g of silicon carbide particles. Except that, an exhaust gas purification catalyst of Example 2 was produced in the same manner as Example 1.
[実施例3]
炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.066gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加する替わりに、炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.15gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加した以外は、実施例1と同様にして、実施例3の排ガス浄化触媒を作製した。
[Example 3]
Instead of adding dinitrodiammine platinum nitrate solution so that platinum becomes 0.066 g per 1 g of silicon carbide particles, dinitrodiammine platinum nitrate solution is added so that platinum becomes 0.15 g per 1 g of silicon carbide particles. Except that, an exhaust gas purification catalyst of Example 3 was produced in the same manner as Example 1.
[実施例4]
炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.066gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加する替わりに、炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.05gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加した以外は、実施例1と同様にして、実施例4の排ガス浄化触媒を作製した。
[Example 4]
Instead of adding dinitrodiammine platinum nitric acid solution so that platinum becomes 0.066 g per 1 g of silicon carbide particles, dinitrodiammine platinum nitric acid solution is added so that platinum becomes 0.05 g per 1 g of silicon carbide particles. Except that, an exhaust gas purification catalyst of Example 4 was produced in the same manner as Example 1.
[実施例5]
炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.066gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加する替わりに、炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.03gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加した以外は、実施例1と同様にして、実施例5の排ガス浄化触媒を作製した。
[Example 5]
Instead of adding dinitrodiammine platinum nitrate solution so that platinum is 0.066 g per 1 g of silicon carbide particles, dinitrodiammine platinum nitrate solution is added so that platinum is 0.03 g per 1 g of silicon carbide particles. Except that, an exhaust gas purification catalyst of Example 5 was produced in the same manner as Example 1.
[実施例6]
炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.066gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加する替わりに、炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.01gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加した以外は、実施例1と同様にして、実施例6の排ガス浄化触媒を作製した。
[Example 6]
Instead of adding dinitrodiammine platinum nitric acid solution so that platinum becomes 0.066 g per 1 g of silicon carbide particles, dinitrodiammine platinum nitric acid solution is added so that platinum becomes 0.01 g per 1 g of silicon carbide particles. Except that, an exhaust gas purification catalyst of Example 6 was produced in the same manner as Example 1.
[実施例7]
平均一次粒子径が0.035μmの炭化ケイ素粒子の替わりに、平均一次粒子径が0.8μmの炭化ケイ素粒子を用い、さらに、炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.066gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加する替わりに、炭化ケイ素粒子1gに対してパラジウムが0.066gとなるように硝酸パラジウム溶液を添加した以外は、実施例1と同様にして、実施例7の排ガス浄化触媒を作製した。
[Example 7]
Instead of silicon carbide particles having an average primary particle size of 0.035 μm, silicon carbide particles having an average primary particle size of 0.8 μm are used, and further dinitrogen so that platinum is 0.066 g with respect to 1 g of silicon carbide particles. Exhaust gas purification catalyst of Example 7 in the same manner as in Example 1 except that a palladium nitrate solution was added so that palladium was 0.066 g per 1 g of silicon carbide particles instead of adding the diammine platinum nitric acid solution. Was made.
[実施例8]
平均一次粒子径が0.8μmの炭化ケイ素粒子13.5gと平均一次粒子径が0.03μmの炭化ケイ素粒子0.15gを、純水80gに界面活性剤としてポリアクリル酸アンモニウムおよび消泡剤を溶解した分散媒に添加し、この状態で、分散媒体としてジルコニアボールを用いた分散処理を180分間実施した。
このようにして得られたスラリーに、実施例1と同様の添加及び処理を行い、実施例8の排ガス浄化触媒を作製した。
[Example 8]
13.5 g of silicon carbide particles with an average primary particle size of 0.8 μm and 0.15 g of silicon carbide particles with an average primary particle size of 0.03 μm, and ammonium polyacrylate and an antifoaming agent as surfactants in 80 g of pure water The dispersion was added to the dissolved dispersion medium, and in this state, a dispersion treatment using zirconia balls as the dispersion medium was performed for 180 minutes.
The slurry thus obtained was added and treated in the same manner as in Example 1 to produce an exhaust gas purification catalyst of Example 8.
[実施例9]
平均一次粒子径が0.035μmの炭化ケイ素粒子の替わりに、平均一次粒子径が15μmの炭化ケイ素粒子を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例9の排ガス浄化触媒を作製した。
[Example 9]
An exhaust gas purification catalyst of Example 9 was produced in the same manner as in Example 1 except that silicon carbide particles having an average primary particle diameter of 15 μm were used instead of silicon carbide particles having an average primary particle diameter of 0.035 μm. .
[実施例10]
3段階の熱処理を行う替わりに、以下の1段階の熱処理を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、実施例10の排ガス浄化触媒を作製した。
第一段階:温度 1200℃、保持時間 1800分、雰囲気 大気
[Example 10]
An exhaust gas purification catalyst of Example 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the following one-stage heat treatment was performed instead of performing the three-stage heat treatment.
First stage: temperature 1200 ° C, holding time 1800 minutes, atmosphere air
[比較例1]
炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.066gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加する替わりに、炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.2gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加した以外は、実施例1と同様にして、比較例1の排ガス浄化触媒を作製した。
[Comparative Example 1]
Instead of adding dinitrodiammine platinum nitric acid solution so that platinum becomes 0.066 g per 1 g of silicon carbide particles, dinitrodiammine platinum nitric acid solution is added so that platinum becomes 0.2 g per 1 g of silicon carbide particles. Except that, an exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 1 was produced in the same manner as Example 1.
[比較例2]
炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.066gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加する替わりに、炭化ケイ素粒子1gに対して白金が0.001gとなるようにジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加した以外は、実施例1と同様にして、比較例2の排ガス浄化触媒を作製した。
[Comparative Example 2]
Instead of adding dinitrodiammine platinum nitric acid solution so that platinum becomes 0.066 g per 1 g of silicon carbide particles, dinitrodiammine platinum nitric acid solution is added so that platinum becomes 0.001 g per 1 g of silicon carbide particles. Except that, an exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 2 was produced in the same manner as Example 1.
[比較例3]
白金微粒子を形成するためのジニトロジアンミン白金硝酸溶液を添加せず、白金微粒子を担持しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、比較例3の排ガス浄化触媒を作製した。
[Comparative Example 3]
An exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the dinitrodiammine platinum nitric acid solution for forming platinum fine particles was not added and platinum fine particles were not supported.
[排ガス浄化触媒の評価]
実施例1〜10及び比較例1〜3それぞれの排ガス浄化触媒について評価を行った。
評価項目は次のとおりである。
(1)排ガス浄化触媒における酸化物層の組成
X線光電子分析装置(XPS/ESCA)Sigma Probe(VG−Scientific社製)を用いて、排ガス浄化触媒中の炭化ケイ素粒子の表面の酸化物層の組成分析を行なった。
[Evaluation of exhaust gas purification catalyst]
The exhaust gas purification catalysts of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated.
The evaluation items are as follows.
(1) Composition of oxide layer in exhaust gas purification catalyst Using an X-ray photoelectron analyzer (XPS / ESCA) Sigma Probe (manufactured by VG-Scientific), the oxide layer on the surface of the silicon carbide particles in the exhaust gas purification catalyst A compositional analysis was performed.
(2)貴金属粒子の担持状態及びその平均一次粒子径
電界放出型透過電子顕微鏡(FE−TEM)JEM−2100F(日本電子社製)を用いて観察することにより、貴金属粒子の担持状態を評価した。
また、貴金属粒子の平均一次粒子径は、同様にして得られた電界放出型透過電子顕微鏡像(FE−TEM像)中から無作為に選択した500個の貴金属粒子の一次粒子径を測定し、その平均値を貴金属粒子の平均一次粒子径とした。
(2) Preserved state of noble metal particles and average primary particle size The field state transmission electron microscope (FE-TEM) JEM-2100F (manufactured by JEOL Ltd.) was used to evaluate the supported state of noble metal particles. .
Moreover, the average primary particle diameter of the noble metal particles was determined by measuring the primary particle diameter of 500 noble metal particles randomly selected from field emission type transmission electron microscope images (FE-TEM images) obtained in the same manner, The average value was defined as the average primary particle diameter of the noble metal particles.
(3) CO浄化温度およびHC浄化温度
排ガス浄化触媒を、表1に示す模擬排ガスを流動させながら、この模擬排ガスを10℃/分の昇温速度で昇温させ、一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)それぞれの浄化率を測定した。ここでは、この模擬排ガス中の一酸化炭素(CO)(または炭化水素(HC))の50%が浄化される温度(T50)を、排ガス浄化触媒の下流側の位置にて測定し、一酸化炭素(CO)(または炭化水素(HC))の浄化の指標とした。
実施例1〜8及び比較例1〜4それぞれの排ガス浄化触媒の評価結果を表2に示す。
次に、これら実施例1〜10及び比較例1〜3の排ガス浄化触媒の内、炭化ケイ素粒子の平均一次粒子径が0.035μmであって、貴金属粒子として白金を用いた実施例1〜6及び比較例1〜3それぞれの排ガス浄化触媒における、炭化ケイ素粒子の質量(Ms)に対する貴金属粒子の質量(Mn)の比(Ms/Mn)と、CO浄化温度およびHC浄化温度との関係を図3に示す。 Next, among these exhaust gas purification catalysts of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3, the average primary particle diameter of silicon carbide particles was 0.035 μm, and Examples 1 to 6 using platinum as noble metal particles FIG. 5 shows the relationship between the ratio (Ms / Mn) of the mass (Mn) of the noble metal particles to the mass (Ms) of the silicon carbide particles and the CO purification temperature and the HC purification temperature in each exhaust gas purification catalyst of Comparative Examples 1 to 3. 3 shows.
FE−TEMの観察結果より、実施例1〜8の排ガス浄化触媒では、炭化ケイ素粒子の表面にナノメートルサイズの貴金属粒子が担持され、この炭化ケイ素粒子の表面に酸化物層が形成されるとともに、この酸化物層が貴金属粒子を覆っていることが確認された。
また、表2によれば、実施例1〜8それぞれの排ガス浄化触媒を使用した排ガス浄化装置におけるCO浄化温度は、169℃〜205℃と低く、また、HC浄化温度も179℃〜209℃と低いことから、CO及びHCに対して十分な浄化効果を有することが確認された。これらの結果から、実施例1〜8では、貴金属粒子と酸化物層の界面相互作用により触媒特性が向上していることが確認された。
From the observation results of FE-TEM, in the exhaust gas purification catalysts of Examples 1 to 8, nanometer-sized noble metal particles are supported on the surface of the silicon carbide particles, and an oxide layer is formed on the surface of the silicon carbide particles. It was confirmed that this oxide layer covered the noble metal particles.
Moreover, according to Table 2, the CO purification temperature in the exhaust gas purification apparatuses using the exhaust gas purification catalysts of Examples 1 to 8 is as low as 169 ° C to 205 ° C, and the HC purification temperature is also 179 ° C to 209 ° C. Since it is low, it was confirmed that it has a sufficient purification effect on CO and HC. From these results, in Examples 1 to 8, it was confirmed that the catalyst characteristics were improved by the interface interaction between the noble metal particles and the oxide layer.
次に、実施例9、10の排ガス浄化触媒では、FE−TEMの観察結果より、炭化ケイ素粒子の表面に60ナノメートル程度の貴金属粒子が担持され、この炭化ケイ素粒子の表面に酸化物層が形成されるとともに、この酸化物層が貴金属粒子の少なくとも一部を覆っていることが確認された。
また、表2によれば、実施例9、10それぞれの排ガス浄化触媒を使用した排ガス浄化装置におけるCO浄化温度とHC浄化温度は、貴金属粒子を担持しない比較例3に比べて低い一方で、実施例1〜8に比べて高いことから、CO及びHCに対してある程度の浄化効果を有することが確認された。
Next, in the exhaust gas purification catalysts of Examples 9 and 10, based on the observation results of FE-TEM, noble metal particles of about 60 nanometers are supported on the surface of the silicon carbide particles, and an oxide layer is formed on the surface of the silicon carbide particles. It was confirmed that this oxide layer covered at least part of the noble metal particles as it was formed.
Further, according to Table 2, the CO purification temperature and the HC purification temperature in the exhaust gas purification apparatuses using the exhaust gas purification catalysts of Examples 9 and 10 were lower than those in Comparative Example 3 in which no precious metal particles were supported. Since it is higher than Examples 1-8, it was confirmed that it has a certain degree of purification effect on CO and HC.
このように、実施例9、10の排ガス浄化触媒の特性が実施例1〜8に比べて低いのは、貴金属粒子の粒子径が大きく、貴金属粒子の少なくとも一部は炭化ケイ素粒子表面の酸化膜に覆われていないために、十分な触媒活性が発現しないためと考えられる。その理由として、実施例9では、炭化ケイ素粒子の平均一次粒子径が12μmと大きいために、炭化ケイ素粒子の比表面積が低く、貴金属粒子同士のシンタリング(粒成長)が進行したためと考えられる。また実施例10では、第一段階の熱処理温度が高く、保持時間も長い上、大気雰囲気で処理しているために、やはり貴金属粒子同士のシンタリング(粒成長)が進行したためと考えられる。 Thus, the characteristics of the exhaust gas purification catalysts of Examples 9 and 10 are lower than those of Examples 1 to 8 because the particle diameter of the noble metal particles is large, and at least a part of the noble metal particles is an oxide film on the surface of the silicon carbide particles. It is considered that sufficient catalytic activity is not exhibited because it is not covered with the catalyst. The reason is considered to be that in Example 9, the average primary particle diameter of the silicon carbide particles was as large as 12 μm, so that the specific surface area of the silicon carbide particles was low, and sintering (grain growth) between the noble metal particles proceeded. Further, in Example 10, the first stage heat treatment temperature is high, the holding time is long, and the treatment is performed in an air atmosphere, so that it is considered that the sintering (grain growth) of the noble metal particles also progressed.
一方、比較例1と3の排ガス浄化触媒では、貴金属粒子量が少なすぎるか全く存在しないため、CO浄化温度とHC浄化温度が高く、CO及びHCに対する十分な浄化効果が得られていないことが確認された。
また、比較例2の排ガス浄化触媒は、貴金属添加量が20質量%の例であって、CO浄化温度とHC浄化温度は十分に低いものの、その値は貴金属添加量が15%の実施例3とほぼ同一であった。これは、貴金属量が飽和に達しているために、実施例3に比べて触媒特性の改善が図れないためと考えられる。
On the other hand, in the exhaust gas purification catalysts of Comparative Examples 1 and 3, since the amount of noble metal particles is too small or not present at all, the CO purification temperature and the HC purification temperature are high, and a sufficient purification effect on CO and HC is not obtained. confirmed.
Further, the exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 2 is an example in which the precious metal addition amount is 20% by mass, and although the CO purification temperature and the HC purification temperature are sufficiently low, the values thereof are those of Example 3 in which the precious metal addition amount is 15%. It was almost the same. This is presumably because the catalytic properties cannot be improved compared to Example 3 because the amount of precious metal has reached saturation.
次に、図3によれば、貴金属粒子が存在することにより、炭化ケイ素粒子単独の場合と比べてCO浄化温度、HC浄化温度共に低下していくことがわかり、(Ms/Mn)が0.005程度、すなわち貴金属粒子の添加量が炭化ケイ素粒子に対して0.5質量%程度存在すれば、貴金属粒子が存在する効果が現れていることが分かる。
一方、貴金属粒子の添加量が増加するにつれて、CO浄化温度、HC浄化温度の低下率は減少し、(Ms/Mn)が0.15以上、すなわち貴金属粒子の添加量が炭化ケイ素粒子に対して15質量%以上存在しても、CO浄化温度とHC浄化温度はほとんど低下せず、貴金属量が飽和に達していることが分かった。
Next, according to FIG. 3, it can be seen that the presence of the noble metal particles causes both the CO purification temperature and the HC purification temperature to decrease as compared with the case of the silicon carbide particles alone, and (Ms / Mn) is 0. It can be seen that the effect of the presence of the noble metal particles appears when about 005, that is, when the addition amount of the noble metal particles is about 0.5 mass% with respect to the silicon carbide particles.
On the other hand, as the addition amount of noble metal particles increases, the rate of decrease in CO purification temperature and HC purification temperature decreases, and (Ms / Mn) is 0.15 or more, that is, the addition amount of noble metal particles is relative to silicon carbide particles. It was found that the CO purification temperature and the HC purification temperature hardly decreased even when 15% by mass or more existed, and the amount of noble metal reached saturation.
1 排ガス浄化触媒
2 炭化ケイ素粒子
3 貴金属粒子
4 酸化物層
11 多孔質膜
12a、12b 排ガス浄化触媒
13 表面被覆炭化ケイ素粒子
21 炭化ケイ素粒子
22 貴金属粒子
23 酸化物層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust
Claims (6)
前記貴金属粒子は酸化物層により覆われた状態で担持され、
前記炭化ケイ素粒子の質量(Ms)に対する前記貴金属粒子の質量(Mn)の比(Mn/Ms)は、0.005以上かつ0.15以下の範囲であることを特徴とする排ガス浄化触媒。 A catalyst in which noble metal particles are supported on the surface of silicon carbide particles,
The noble metal particles are supported in a state covered with an oxide layer,
The exhaust gas purification catalyst, wherein a ratio (Mn / Ms) of a mass (Mn) of the noble metal particles to a mass (Ms) of the silicon carbide particles is in a range of 0.005 or more and 0.15 or less.
前記触媒の少なくとも1種は、請求項1ないし5のいずれか1項記載の排ガス浄化触媒であることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。 An exhaust gas purification apparatus for purifying exhaust gas from the internal combustion engine with one or more types of catalysts disposed in an exhaust gas path of the internal combustion engine,
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein at least one of the catalysts is an exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 5.
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