JP4698505B2 - 排気ガス浄化用触媒 - Google Patents
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Description
上記複酸化物は、CeO2/ZrO2質量比が50/50以上、すなわち、CeO2/(CeO2+ZrO2)比が50質量%以上であって、立方晶を含む複数種の結晶相が混在し、該複数種の結晶相中の立方晶の質量分率が74%以上82%以下であることを特徴とする。
−触媒調製法−
上記中空状複酸化物粒子は噴霧熱分解法によって調製することができる。すなわち、オキシ硝酸ジルコニウム、硝酸セリウム及び硫酸マグネシウムの各所定量を水に溶解させることにより、上記複酸化物の原料溶液を調製する。ここで、硫酸マグネシウムは、中空状複合酸化物粒子を製造する際の結晶子のシンタリングを抑制する、結晶子同士の接触点を減らしつつ中空構造に導く、という作用を有するものとして、各種添加化合物の中から選定されたものであり、その添加量、濃度等は適宜決定することができる。次いで、上記原料溶液を、空気をキャリアガスとして噴霧することにより、液滴化させて加熱炉に供給する。加熱炉の炉室温度は1000℃を超え且つ1150℃以下が好ましく、より好ましいのは1010℃以上1100℃以下である。加熱炉を出た粒子はバグフィルターによって捕集し、これを水洗後、乾燥させることにより、当該中空状複酸化物粒子を得ることができる。
上記調製法によって実施例1−5及び比較例1,2に係る触媒を調製した。まず、実施例1−3及び比較例1,2の各触媒は、中空状複合酸化物粒子を調製するときの上記加熱炉の炉室温度を互いに異なる温度にしたものであり、他の調製条件は同じである。すなわち、炉室温度を、比較例1は950℃、比較例2は1000℃(特許文献1と同じ炉室温度)、実施例1は1025℃、実施例2は1050℃、実施例3は1100℃とした。また、実施例1−3及び比較例1,2の各触媒はいずれも、中空状複酸化物粒子のCeO2/ZrO2質量比は75/25であり、ハニカム担体1L当たりの中空状複酸化物粒子の担持量は103g/L、同じくγ−アルミナ粉末の担持量は47g/L、同じくRh担持量は約0.13g/Lであり、ハニカム担体は1平方インチ(約6.54cm2)当たりのセル数400、相隣るセルを隔てる壁厚4ミル(約0.10mm)のものである。
上記実施例1−5及び比較例1,2の各触媒の中空状複酸化物粒子について、1000℃の大気雰囲気に24時間保持するエージングを行なった後、X線回折装置によりXRDパターンを求めた。そして、解析プログラムRIETAN-2000を用いて、それらXRDパターンのリートベルト解析を行なうことにより、各々の立方晶(及び正方晶)の質量分率、それら立方晶及び正方晶各々におけるCe及びZr各元素の占有率を求めた。結果を表1及び表2に示す。表1は、CeO2/ZrO2質量比が同じく75/25であって炉室温度が相異なる実施例1,3及び比較例1,2の中空状複酸化物粒子に関するものであり、表2は、炉室温度が同じく1050℃であってCeO2/ZrO2質量比が相異なる実施例2,4,5の中空状複酸化物粒子に関するものである。
上記実施例1−5及び比較例1,2の各触媒について、1000℃の大気雰囲気に24時間保持するエージングを行なった後、モデルガス流通反応装置及び排気ガス分析装置を用いて排気ガス浄化性能を調べた。すなわち、空燃比リッチのモデルガス(温度600℃)を空間速度SV=120000h−1で20分間流す前処理を行なった後、浄化性能評価用モデルガスを用いて、HC、CO及びNOxの浄化に関するライトオフ温度T50及び高温浄化率C500を測定した。T50は、触媒に流入するモデルガス温度を常温から漸次上昇させていき、浄化率が50%に達したときの触媒入口のガス温度である。C500は触媒入口ガス温度が500℃のときの浄化率である。浄化性能評価用モデルガスは、A/F=14.7±0.9とした。すなわち、A/F=14.7のメインストリームガスを定常的に流しつつ、所定量の変動用ガスを1Hzでパルス状に添加することにより、A/Fを±0.9の振幅で強制的に振動させた。浄化性能評価用モデルガスの組成は表3のとおりである。また、触媒入口ガス温度は100℃から500℃まで昇温速度で30℃/分で上昇させた。空間速度SVは60000h−1とした。
−触媒調製法−
Ce−Zr系の中空状複酸化物粒子(貴金属担持なし)、γ−アルミナ粉末、貴金属溶液(ジニトロジアミン白金硝酸溶液及び硝酸ロジウム溶液)、NOx吸蔵材(酢酸バリウム、酢酸ストロンチウム)及び水の各所定量を容器に入れ攪拌しながら、100℃まで加熱することにより、水分を蒸発させる。得られた乾固物を粉砕して粉末状にし、これを500℃の温度に2時間加熱保持する焼成を行なうことにより、上記中空状複酸化物粒子及びγ−アルミナ粉末をサポート材として、これに貴金属及びNOx吸蔵材が担持された触媒粉末を得る。
上記調製法によって実施例A,B,E,F,G及び比較例C,Dに係る触媒を調製した。これら触媒では、その中空状複酸化物粒子として、上記<三元触媒に関する実施例及び比較例>で説明した炉室温度又はCeO2/ZrO2質量比が相異なるものを採用した。
上記実施例A,B,E,F,G及び比較例C,Dの各触媒について、750℃の大気雰囲気に24時間保持するエージングを行なった後、モデルガス流通反応装置及び排気ガス分析装置を用いてリーンNOx浄化性能を調べた。すなわち、A/Fリーンのモデル排気ガスを60秒間流し、次にガス組成をA/Fリッチのモデル排気ガスに切り換えてこれを60秒間流す、というサイクルを数回繰り返した後、ガス組成をA/FリッチからA/Fリーンに切り換えた時点から60秒間のNOx浄化率(リーンNOx浄化率)を測定した。触媒入口ガス温度は250℃とした。A/Fリーンのモデル排気ガス及びA/Fリッチのモデル排気ガスの組成は表5に示すとおりである。
Claims (4)
- CeとZrとを含有する中空状複酸化物粒子が担体上の触媒層に含まれている排気ガス浄化用触媒において、
上記複酸化物は、CeO2/ZrO2質量比が50/50以上であって、立方晶を含む複数種の結晶相が混在し、該複数種の結晶相中の立方晶の質量分率が74%以上82%以下であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 請求項1において、
上記複酸化物は、上記立方晶の他に正方晶を含むことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 請求項1又は請求項2において、
上記CeO2/ZrO2質量比が70/30以上80/20以下であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
自動車の排気ガスを浄化する三元触媒又はリーンNOx触媒として用いられることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
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