JP5556022B2 - Exhaust gas purification catalyst - Google Patents
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Description
本発明は、排気ガス浄化用触媒に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst.
ディーゼルエンジンや希薄燃焼式ガソリンエンジンから排出される排気ガス中には、比較的多くのNOx(窒素酸化物)が含まれている。このNOxを浄化するために、排気ガスの空燃比がリーンである雰囲気においてNOxを吸蔵し、リッチ(理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチ)雰囲気になったときに吸蔵していたNOxを放出し、排気ガス中のHC(炭化水素)等の還元剤成分によって還元浄化するようにした、所謂リーンNOxトラップ触媒が利用されている。 A relatively large amount of NOx (nitrogen oxide) is contained in exhaust gas discharged from a diesel engine or a lean burn gasoline engine. In order to purify this NOx, NOx is occluded in an atmosphere where the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and the NOx occluded when the atmosphere becomes rich (near the stoichiometric air-fuel ratio or richer than the stoichiometric air-fuel ratio). A so-called lean NOx trap catalyst that has been released and reduced and purified by a reducing agent component such as HC (hydrocarbon) in exhaust gas is used.
上記リーンNOxトラップ触媒は、一般には、Pt、Rh等の触媒金属と、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属よりなるNOx吸蔵材と、上記触媒金属を担持するアルミナとを組み合わせて、さらにはCe含有酸化物よりなる酸素吸蔵材も組み合わせて構成されていることが多い。 The lean NOx trap catalyst is generally a combination of a catalyst metal such as Pt and Rh, a NOx occlusion material made of alkali metal, alkaline earth metal or rare earth metal, and alumina supporting the catalyst metal, and In many cases, an oxygen storage material made of Ce-containing oxide is also combined.
例えば特許文献1には、NOx浄化触媒(リーンNOxトラップ触媒)を、Pt等の触媒金属と、アルカリ土類金属等のNOx吸蔵材と、アルミナとを組み合わせて構成することが記載されている。また、同文献には、NOx浄化触媒よりも排気ガス流れの上流側に水素富化手段を設けること、その水素富化手段として、一般式[Y]dZreOfで表される固体酸性ジルコニウム酸化物を含有する触媒を採用することが記載されている(式中のYはTi、Al、W、Mo及びZnから成る群より選ばれた少なくとも1種の元素、d及びeは各元素の原子比率、fはY及びZrの原子価を満足するのに必要な酸素原子数を示し、d=0.01〜0.5、e=0.5〜0.99、d+e=1を満たす。)。
For example,
ここに、上記水素富化手段は、水素が富化された燃焼ガスや排気ガスをNOx浄化触媒に供給するものであり、上記固体酸性ジルコニウム酸化物は、水素の消費を抑制し、水素生成触媒、特にPtと併用することにより、H2成分比率が高くなった組成ガスを効率良くNOx浄化触媒に供給することができる、とされている。 Here, the hydrogen enriching means supplies combustion gas or exhaust gas enriched with hydrogen to the NOx purification catalyst, and the solid acidic zirconium oxide suppresses the consumption of hydrogen, and produces a hydrogen production catalyst. In particular, by using together with Pt, the composition gas having a high H 2 component ratio can be efficiently supplied to the NOx purification catalyst.
また、特許文献2には、リーンバーンエンジンのNOxの浄化に、Wが0.2〜5.0mol%、Cuが0.2〜5.0mol%、Zrが90〜99.6mol%含まれる複合酸化物触媒を用いること、この触媒により、炭化水素の分解をうまく進行させてNOxの分解を図ることが記載されている。
上述の如く、酸素過剰雰囲気でのNOxの浄化に、ZrとW(タングステン)とを含む複合酸化物を用いることは知られているが、その複合酸化物は、要するに炭化水素を完全に燃焼させるのではなく適度に分解して、NOxの還元剤となる水素を多く含む還元剤を生成するために使用されていると認められる。しかし、これは、ZrとWとを含む複合酸化物を還元剤供給源としているに過ぎない。 As described above, it is known to use a composite oxide containing Zr and W (tungsten) for NOx purification in an oxygen-excess atmosphere. However, the composite oxide basically completely burns hydrocarbons. It is recognized that it is used to produce a reducing agent containing a large amount of hydrogen that becomes a reducing agent of NOx by decomposing moderately instead of. However, this only uses a composite oxide containing Zr and W as a reducing agent supply source.
すなわち、本発明は、ZrとWとを含む複合酸化物を、NOx吸蔵材や触媒金属の助剤として用い、NOx吸蔵材へのNOxの吸蔵促進、或いはNOx吸蔵材から放出されるNOxの還元促進を図ることを課題とする。 That is, the present invention uses a composite oxide containing Zr and W as an auxiliary agent for NOx occlusion material and catalytic metal, and promotes occlusion of NOx in the NOx occlusion material or reduction of NOx released from the NOx occlusion material. The challenge is to promote.
本発明は、担体上に、各々触媒金属とNOx吸蔵材とを含有する上層及び下層の少なくとも二層を備えた触媒層が形成されている排気ガス浄化用触媒であって、
上記上層及び下層のうちの少なくとも一つの層は、ZrイオンとWイオンとを、各々ZrO 2 量及びWO 3 量に換算して該ZrO 2 量とWO 3 量との総量に占めるWO 3 量の割合が4質量%以下となるように含む複合酸化物を含有し、該複合酸化物に上記触媒金属が担持されていることを特徴とする。
The present invention is an exhaust gas purifying catalyst in which a catalyst layer comprising at least two layers of an upper layer and a lower layer each containing a catalytic metal and a NOx storage material is formed on a carrier,
At least one of said upper and lower layers, a Zr ion and W ions, each in terms of ZrO 2 amount and WO 3 of WO 3 weight relative to the total amount of the ZrO 2 amount and WO 3 weight The composite oxide is contained so that the ratio is 4% by mass or less, and the catalyst metal is supported on the composite oxide.
かかる触媒金属とNOx吸蔵材とを含有する層状触媒のコンセプトは、リーン雰囲気では主として下層のNOx吸蔵材にNOxを吸蔵させ、リッチ雰囲気になったときにNOx吸蔵材から脱離するNOxを上層の触媒金属によって確実に還元浄化するというものである。もちろん、上層のNOx吸蔵材もNOxを吸蔵し、下層の触媒金属もNOxを還元浄化する。 The concept of the layered catalyst containing the catalyst metal and the NOx occlusion material is such that NOx is mainly occluded in the lower NOx occlusion material in the lean atmosphere, and NOx that is desorbed from the NOx occlusion material in the rich atmosphere is formed in the upper layer. The catalyst metal is surely reduced and purified. Of course, the upper NOx storage material also stores NOx, and the lower catalyst metal also reduces and purifies NOx.
本発明者の研究によれば、上記ZrイオンとWイオンとを含む複合酸化物は、NOx吸蔵材との関係では、リーン雰囲気において排気ガス中のNOxの吸蔵を促進する助剤として働き、触媒金属との関係では、リッチ雰囲気においてNOx吸蔵材から放出されるNOxの還元を促進する助剤として働く。 According to the inventor's research, the composite oxide containing Zr ions and W ions functions as an auxiliary agent for promoting NOx occlusion in exhaust gas in a lean atmosphere in relation to the NOx occlusion material. In relation to metal, it functions as an auxiliary agent that promotes reduction of NOx released from the NOx storage material in a rich atmosphere.
従って、本発明に係る触媒構成によれば、上記ZrイオンとWイオンとを含む複合酸化物によって、NOx吸蔵材によるNOx吸蔵の促進、ないしは触媒金属によるNOx還元の促進を図ることができ、特に当該複合酸化物を下層に配置するときはNOx吸蔵の促進に、上層に配置するときはNOxの還元の促進に有利になる。 Therefore, according to the catalyst configuration of the present invention, the composite oxide containing Zr ions and W ions can promote NOx occlusion by the NOx occlusion material, or promote NOx reduction by the catalyst metal, When the composite oxide is disposed in the lower layer, it is advantageous for promoting NOx occlusion, and when it is disposed in the upper layer, it is advantageous for promoting reduction of NOx.
また、本発明者の研究によれば、上記ZrイオンとWイオンとを含む複合酸化物は、上記NOxの吸蔵促進に適する組成比と、NOxの還元促進に適する組成比とが異なることが判明している。すなわち、当該複合酸化物のZrイオン及びWイオンの含有量を各々ZrO2量及びWO3量に換算したとき、該ZrO2量とWO3量との総量に占めるWO3量の割合が4質量%以下であるときは、NOx吸蔵促進の効果が高くなり、上記WO3量の割合が4質量%よりも多いときは、NOx還元促進の効果が高くなる。 Further, according to the study by the present inventors, it has been found that the composite oxide containing Zr ions and W ions has a composition ratio suitable for promoting NOx occlusion and a composition ratio suitable for promoting NOx reduction. doing. That is, when converted into each ZrO 2 amount and WO 3 weight content of Zr ions and W ions of the composite oxide, the ratio of the WO 3 weight relative to the total amount of the ZrO 2 amount and WO 3 amount of 4 mass When the ratio is less than or equal to%, the effect of promoting NOx occlusion is enhanced, and when the proportion of the amount of WO 3 is greater than 4% by mass, the effect of promoting NOx reduction is enhanced.
従って、本発明によれば、上記WO Therefore, according to the present invention, the above WO 33 量の割合が4質量%以下である複合酸化物を上層及び下層の少なくとも一つの層に配置しているから、特にリーン雰囲気でのNOx吸蔵材によるNOx吸蔵促進の効果が高くなる。Since the composite oxide having an amount of 4% by mass or less is disposed in at least one of the upper layer and the lower layer, the effect of promoting NOx occlusion by the NOx occlusion material particularly in a lean atmosphere is enhanced.
上記WOWO 33 量の割合が4質量%以下である複合酸化物に関し、そのWOConcerning a composite oxide having an amount of 4% by mass or less, the WO 33 量の割合の下限は1質量%程度とすればよい。The lower limit of the amount ratio may be about 1% by mass.
もちろん、上記WO3量の割合が4質量%よりも多い複合酸化物と上記WO3量の割合が4質量%以下である複合酸化物とを、上層に混合して配置することができ、或いは下層に混合して配置することができる。 Of course, the composite oxide is a rate of the WO 3 content ratio of more than 4 wt% complex oxide and the WO 3 content is 4 mass% or less, can be arranged mixed in the upper layer, or It can be mixed and placed in the lower layer.
上記WO WO 33 量の割合が4質量%よりも多い複合酸化物に関し、そのWOThe composite oxide with a proportion of more than 4% by weight, the WO 33 量の割合の上限は12質量%程度とすればよい。The upper limit of the ratio of the amount may be about 12% by mass.
好ましいのは、上層が、上記WO3量の割合が4質量%よりも多い複合酸化物を含有し、該複合酸化物に触媒金属が担持され、下層が、上記WO3量の割合が4質量%以下である複合酸化物を含有し、該複合酸化物に触媒金属が担持されていることである。これにより、リーン雰囲気でのNOx吸蔵材によるNOx吸蔵促進の効果が高くなるとともに、リッチ雰囲気でNOx吸蔵材から放出されるNOxの触媒金属による還元が促進される。 Preferably, the upper layer contains a composite oxide in which the proportion of the above WO 3 amount is more than 4% by mass , the catalyst metal is supported on the composite oxide , and the lower layer has a proportion of the above WO 3 amount of 4% by mass. % containing less is composite oxide, catalyst metal is Rukoto are carried to the composite oxide. As a result, the effect of promoting NOx occlusion by the NOx occlusion material in the lean atmosphere is enhanced, and reduction of NOx released from the NOx occlusion material in the rich atmosphere by the catalyst metal is promoted.
また、好ましいのは、下層が、CeイオンとPrイオンとを含む複合酸化物を含有することである。この複合酸化物は、低温でNOxを吸着する働きがあり、未浄化NOxの排出を抑制する上で有利になる。また、この複合酸化物は、酸素吸蔵放出能を有し、且つ雰囲気がリーンからリッチに変化するときに酸素を速やかに放出することから、触媒低温時において、その放出する酸素によって排気ガス中のHCやCOの一部が酸化され、その酸化反応熱によって触媒のNOx浄化活性が高まることになる。 Moreover, it is preferable that the lower layer contains a composite oxide containing Ce ions and Pr ions. This composite oxide has a function of adsorbing NOx at a low temperature, and is advantageous in suppressing discharge of unpurified NOx. In addition, this composite oxide has oxygen storage / release capability, and releases oxygen quickly when the atmosphere changes from lean to rich. A part of HC and CO is oxidized, and the NOx purification activity of the catalyst is increased by the heat of the oxidation reaction.
ここに、上記CeイオンとPrイオンとを含む複合酸化物が、他の酸素吸蔵材からみて特異的である点は、上述の如く酸素放出速度は速いが、酸素放出量自体はそれほど多くないことにある。 Here, the complex oxide containing Ce ions and Pr ions is unique from the viewpoint of other oxygen storage materials. However, as described above, the oxygen release rate is fast, but the oxygen release amount itself is not so large. It is in.
すなわち、排気ガス中のHCやCOはNOxの還元剤になるところ、酸素吸蔵材の酸素放出量が多いと、その放出する酸素により還元剤であるHCやCOが酸化消費されてしまい、NOxの還元浄化に不利になる。この点、上記複合酸化物は、酸素放出速度が速いにも拘わらず、酸素放出量自体はそれほど多くないから、触媒の活性促進のために、触媒に比較的多量に配合しても、NOxの還元剤であるHCやCOが過度に消費されない。 That is, HC and CO in the exhaust gas become NOx reducing agents. However, if the amount of oxygen released from the oxygen storage material is large, HC and CO, which are reducing agents, are oxidized and consumed by the released oxygen. It is disadvantageous for reduction purification. In this regard, although the above complex oxide has a high oxygen release rate, the oxygen release amount itself is not so large. Therefore, even if a relatively large amount is added to the catalyst to promote the activity of the catalyst, HC and CO that are reducing agents are not consumed excessively.
従って、上記CeイオンとPrイオンとを含む複合酸化物によれば、NOxの還元剤であるHCやCOが過剰に浪費されることを避けながら、その速やかな酸素放出能によって触媒の活性を図ることができる。 Therefore, according to the composite oxide containing Ce ions and Pr ions, the catalyst is activated by its rapid oxygen releasing ability while avoiding excessive waste of HC and CO which are reducing agents of NOx. be able to.
本発明の別の好ましい態様では、担体上に、各々触媒金属とNOx吸蔵材とを含有する上層及び下層の少なくとも二層を備えた触媒層が形成されている排気ガス浄化用触媒であって、 In another preferred embodiment of the present invention, there is provided an exhaust gas purification catalyst in which a catalyst layer having at least two layers of an upper layer and a lower layer each containing a catalyst metal and a NOx storage material is formed on a carrier,
上記上層及び下層のうちの少なくとも一つの層は、ZrイオンとWイオンとを含む複合酸化物を含有し、該複合酸化物に上記触媒金属が担持されており、 At least one of the upper layer and the lower layer contains a composite oxide containing Zr ions and W ions, and the catalyst metal is supported on the composite oxide,
上記下層が、CeイオンとPrイオンとを含む複合酸化物を含有することを特徴とする。 The lower layer contains a composite oxide containing Ce ions and Pr ions.
以上のように本発明によれば、担体上に、各々触媒金属とNOx吸蔵材とを含有する上層及び下層のうちの少なくとも一つの層が、ZrイオンとWイオンとを、各々ZrO 2 量及びWO 3 量に換算して該ZrO 2 量とWO 3 量との総量に占めるWO 3 量の割合が4質量%以下となるように含む複合酸化物を含有し、該複合酸化物に上記触媒金属が担持されているから、該複合酸化物を触媒助剤として、NOx吸蔵材によるNOx吸蔵の促進、ないしは触媒金属によるNOx還元の促進を図ることができ、特にNOx吸蔵の促進効果が高くなる。 As described above, according to the present invention, on the support, at least one of the upper layer and the lower layer each containing the catalytic metal and the NOx storage material contains Zr ions and W ions, and the amount of ZrO 2 and A composite oxide containing the amount of WO 3 in terms of the amount of WO 3 in terms of the total amount of ZrO 2 and WO 3 in terms of the amount of WO 3 is 4% by mass or less. since There has been supported, the composite oxide as a catalyst aid promotion of the NOx occlusion by NOx-absorbing material, or can promote the NOx reduction by the catalyst metal, that particularly high effect of promoting NOx occlusion .
また、本発明の別の好ましい態様では、担体上に、各々触媒金属とNOx吸蔵材とを含有する上層及び下層のうちの少なくとも一つの層が、ZrイオンとWイオンとを含む複合酸化物を含有し、該複合酸化物に上記触媒金属が担持されており、上記下層が、CeイオンとPrイオンとを含む複合酸化物を含有するから、ZrイオンとWイオンとを含む複合酸化物を触媒助剤として、NOx吸蔵材によるNOx吸蔵の促進、ないしは触媒金属によるNOx還元の促進を図ることができ、さらに、CeイオンとPrイオンとを含む複合酸化物により、未浄化NOxの排出を抑制することができるとともに、NOxの還元剤であるHCやCOが過剰に浪費されることを避けながら、その速やかな酸素放出能によって触媒の活性を図ることができる。 In another preferred embodiment of the present invention, a composite oxide in which at least one of an upper layer and a lower layer each containing a catalytic metal and a NOx storage material includes Zr ions and W ions is formed on the support. And the above-mentioned catalytic metal is supported on the composite oxide, and the lower layer contains a composite oxide containing Ce ions and Pr ions, so that a composite oxide containing Zr ions and W ions is catalyzed. As an auxiliary agent, NOx occlusion can be promoted by a NOx occlusion material, or NOx reduction by a catalytic metal can be promoted, and further, the emission of unpurified NOx is suppressed by a composite oxide containing Ce ions and Pr ions. In addition, the catalyst can be activated by its rapid oxygen releasing ability while avoiding excessive waste of HC and CO which are reducing agents for NOx.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1はディーゼルエンジンや希薄燃焼式ガソリンエンジンから排出される排気ガスを浄化する、特に排気ガス中のNOxを浄化する排気ガス浄化用触媒の構成を示す。同図において、1はハニカム担体のセル壁であり、このセル壁の上に上層(表層)2と下層(深層)3とを有する触媒層が形成されている。ハニカム担体1はコージェライト等の耐熱性無機材料によって形成することができる。
FIG. 1 shows the configuration of an exhaust gas purifying catalyst that purifies exhaust gas discharged from a diesel engine or a lean burn gasoline engine, particularly purifies NOx in the exhaust gas. In the figure,
上層2及び下層3の少なくとも一方は、ZrイオンとWイオンとを含むZrW複合酸化物を含有し、下層3はCeイオン及びPrイオンを含むCePr複合酸化物を含有する。上層2及び下層3の各々はさらに活性アルミナを含有する構成とすることができる。上記ZrW複合酸化物、CePr複合酸化物及び活性アルミナを、ハニカム担体1にウォッシュコートすることにより、上層2及び下層3を形成することができる。上層2及び下層3の各々はさらにNOx吸蔵材及び触媒金属を含有する。
At least one of the
NOx吸蔵材としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属を採用することができ、特にBa、Sr等のアルカリ土類金属が好ましい。触媒金属としては、Pt、Rh、Pd等の貴金属が好ましく、特にPt及びRhが好ましい。NOx吸蔵材及び触媒金属は各々の溶液を上層2及び下層3に含浸させて担持することができる。また、上記ZrW複合酸化物、CePr複合酸化物又は活性アルミナは、触媒金属を蒸発乾固法等によって予め担持させた状態にしてハニカム担体1にウォッシュコートすることもできる。
As the NOx occlusion material, an alkali metal, an alkaline earth metal or a rare earth metal can be employed, and an alkaline earth metal such as Ba or Sr is particularly preferable. As the catalyst metal, noble metals such as Pt, Rh and Pd are preferable, and Pt and Rh are particularly preferable. The NOx storage material and the catalyst metal can be supported by impregnating the
<実施例及び比較例>
以下、本発明の好ましい触媒の実施例を比較例と共に説明する。
<Examples and Comparative Examples>
Examples of preferred catalysts of the present invention will be described below together with comparative examples.
−実施例1−
上層2は、ZrW複合酸化物に触媒金属としてのRhを担持したRh/ZrW複合酸化物を含有する。このRh/ZrW複合酸化物は、ZrW複合酸化物に予めRhを担持させた状態で担体1にウォッシュコートされた触媒成分である。下層3は、活性アルミナとCePr複合酸化物とを混合して含有する。さらに、上層2及び下層3には、NOx吸蔵材としてのBa及びSr、並びに触媒金属としてのPt及びRhが含浸担持されている。従って、これらNOx吸蔵材及び触媒金属の少なくとも一部は、上記Rh/ZrW複合酸化物、活性アルミナ及びCePr複合酸化物に担持された状態になっている。
Example 1
The
ZrW複合酸化物は、金属イオンとしてはZrイオン及びWイオンだけを含み、Zrイオン及びWイオンをZrO2量及びWO3量に換算したときの、該ZrO2量とWO3量との総量に占めるWO3量の割合(WO3/(ZrO2+WO3))は2質量%である。従って、ZrW複合酸化物は、ZrO2成分が大半を占めるから、Wを含有するZr系複合酸化物であるということができる。 ZrW composite oxide, the metal ions only contains Zr ions and W ions, the Zr ions and W ions when converted into ZrO 2 amount and WO 3 amount, the total amount of the ZrO 2 amount and WO 3 weight The proportion of the amount of WO 3 occupied (WO 3 / (ZrO 2 + WO 3 )) is 2% by mass. Therefore, it can be said that the ZrW composite oxide is a Zr-based composite oxide containing W because the ZrO 2 component occupies the majority.
CePr複合酸化物は、金属イオンとしてはCeイオン及びPrイオンだけを含み、Ceイオン及びPrイオンをCeO2量及びPr6O11量に換算したときの、該CeO2量とPr6O11量との総量に占めるPr6O11量の割合(Pr6O11/(CeO2+Pr6O11))は10質量%である。従って、CePr複合酸化物は、CeO2成分が大半を占めるから、Prを含有するCe系複合酸化物であるということができる。 The CePr composite oxide contains only Ce ions and Pr ions as metal ions, and the CeO 2 amount and Pr 6 O 11 amount when the Ce ions and Pr ions are converted into CeO 2 amount and Pr 6 O 11 amount. The ratio of the amount of Pr 6 O 11 in the total amount (Pr 6 O 11 / (CeO 2 + Pr 6 O 11 )) is 10% by mass. Therefore, the CePr composite oxide is a Ce-based composite oxide containing Pr because the CeO 2 component occupies most of the CePr composite oxide.
上記各成分の担体1L当たりの担持量は、次のとおりである。 The carrying amount of each of the above components per 1 L of carrier is as follows.
[上層]
Rh/ZrW複合酸化物;50.4g/L
(ZrW複合酸化物;50g/L,Rh;0.4g/L)
[下層]
活性アルミナ;135g/L,CePr複合酸化物;135g/L
[含浸成分(上層及び下層の両層合わせた含浸量)]
Rh;0.1g/L,Pt;0.5g/L,Ba;30g/L,Sr;10g/L
[Upper layer]
Rh / ZrW composite oxide; 50.4 g / L
(ZrW composite oxide; 50 g / L, Rh; 0.4 g / L)
[Underlayer]
Activated alumina; 135 g / L, CePr composite oxide; 135 g / L
[Impregnation component (amount of impregnation of both upper and lower layers)]
Rh; 0.1 g / L, Pt; 0.5 g / L, Ba; 30 g / L, Sr; 10 g / L
−実施例2−
上層2におけるZrW複合酸化物のWO3量の割合を4.3質量%とし、他は実施例1と同じ触媒構成とした。
-Example 2-
The proportion of WO 3 in the ZrW composite oxide in the
−実施例3−
上層2におけるZrW複合酸化物のWO3量の割合を6.5質量%とし、他は実施例1と同じ触媒構成とした。
-Example 3-
The proportion of WO 3 in the ZrW composite oxide in the
−実施例4−
上層2におけるZrW複合酸化物のWO3量の割合を12質量%とし、他は実施例1と同じ触媒構成とした。
Example 4
The proportion of WO 3 in the ZrW composite oxide in the
−実施例5−
上層2が、Rh/ZrW複合酸化物とRh/活性アルミナとを混合して含有するようにし、他は実施例1と同じ触媒構成にした。
-Example 5
The
上層2のRh/ZrW複合酸化物は、実施例1と同じく、上記WO3量の割合が2質量%のZrW複合酸化物にRhを担持させたものである。このRh/ZrW複合酸化物の担持量は25.2g/L(ZrW複合酸化物;25g/L,Rh;0.2g/L)とした。Rh/活性アルミナは、活性アルミナに予めRhを担持させた状態で担体1にウォッシュコートされた触媒成分である。このRh/活性アルミナの担持量は25.2g/L(活性アルミナ;25g/L,Rh;0.2g/L)とした。
As in Example 1, the Rh / ZrW composite oxide of the
−実施例6−
下層3が、活性アルミナに代えて、上記WO3量の割合が2質量%であるZrW複合酸化物と、CePr複合酸化物とを混合して含有するようにし、他は実施例2と同じ触媒構成にした。下層3のZrW複合酸化物担持量は135g/Lであり、CePr複合酸化物担持量も135g/Lである。
-Example 6
The
−実施例7−
下層3が、活性アルミナに代えて、上記WO3量の割合が2質量%であるZrW複合酸化物と、CePr複合酸化物とを混合して含有するようにし、他は実施例4と同じ触媒構成にした。下層3のZrW複合酸化物担持量は135g/Lであり、CePr複合酸化物担持量も135g/Lである。
-Example 7-
The
−比較例1−
上層2が、Rh/ZrW複合酸化物に代えて、ZrO2とWO3との混合物にRhを担持させたRh/(ZrO2+WO3)を含有するようにし、他は実施例1と同じ触媒構成にした。Rh/(ZrO2+WO3)は、ZrO2とWO3との混合物にRhを予め担持させた状態で担体1にウォッシュコートされた触媒成分である。
-Comparative Example 1-
The
上記ZrO2とWO3との混合物は、ZrO2量とWO3量との総量に占めるWO3量の割合(WO3/(ZrO2+WO3))を2質量%とした。この混合物の担持量は50g/Lであり、この混合物に対するRh担持量は0.4g/Lである。 Mixture of the ZrO 2 and WO 3 were the ratio of WO 3 weight relative to the total amount of the ZrO 2 amount and WO 3 amount (WO 3 / (ZrO 2 + WO 3)) and 2 wt%. The loading amount of this mixture is 50 g / L, and the loading amount of Rh with respect to this mixture is 0.4 g / L.
−比較例2−
上層2におけるZrO2とWO3との混合物のWO3量の割合を4.3質量%とし、他は実施例1と同じ触媒構成とした。
-Comparative Example 2-
The proportion of WO 3 in the mixture of ZrO 2 and WO 3 in the
−比較例3−
上層2におけるZrO2とWO3との混合物のWO3量の割合を6.5質量%とし、他は実施例1と同じ触媒構成とした。
-Comparative Example 3-
The proportion of WO 3 in the mixture of ZrO 2 and WO 3 in the
−比較例4−
上層2におけるZrO2とWO3との混合物の上記WO3量の割合を12質量%とし、他は実施例1と同じ触媒構成とした。
-Comparative Example 4-
The ratio of the above-mentioned WO 3 amount in the mixture of ZrO 2 and WO 3 in the
−比較例5−
上層2が、Rh/ZrW複合酸化物に代えて、Rh/活性アルミナを含有するようにし、他は実施例1と同じ触媒構成にした。Rh/活性アルミナの担持量は50.4g/L(活性アルミナ;50g/L,Rh;0.4g/L)とした。
-Comparative Example 5-
The
<排気ガス浄化性能の評価>
上記実施例1〜7及び比較例1〜5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NOx浄化性能を調べた。まず、表1に示す前処理ガスを600℃の温度で10分間流し、次に、リーンのモデル排気ガス(A/F=27.7相当)を60秒間流し、ガス組成をリッチのモデル排気ガス(A/F=14.3相当)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、ガス組成をリッチからリーンに切り換えた時点から60秒間のリーンNOx浄化率、並びにリーンからリッチに切り換えた時点から60秒間のリッチNOx浄化率を測定した。リーンモデル排気ガス及びリッチのモデル排気ガスの組成は表1に示すとおりであり、空間速度は25000/hとした。また、モデル排気ガスの温度は175℃、200℃及び250℃の3通りとした。結果を表2、図2及び図3に示す。
<Evaluation of exhaust gas purification performance>
About each catalyst of the said Examples 1-7 and Comparative Examples 1-5, after performing the aging hold | maintained for 24 hours in 750 degreeC air | atmosphere atmosphere, NOx purification performance is demonstrated using a model gas distribution reaction apparatus and an exhaust gas analyzer. Examined. First, the pretreatment gas shown in Table 1 was allowed to flow at a temperature of 600 ° C. for 10 minutes, and then lean model exhaust gas (A / F = 27.7 equivalent) was allowed to flow for 60 seconds, and the gas composition was rich in model exhaust gas. (Equivalent to A / F = 14.3) and the flow of flowing this for 60 seconds was repeated several times, then the lean NOx purification rate for 60 seconds from the time when the gas composition was switched from rich to lean, and from lean The rich NOx purification rate was measured for 60 seconds from the time of switching to rich. The composition of the lean model exhaust gas and the rich model exhaust gas is as shown in Table 1, and the space velocity was 25000 / h. Further, the model exhaust gas had three temperatures of 175 ° C., 200 ° C., and 250 ° C. The results are shown in Table 2, FIG. 2 and FIG.
図2はリーンNOx浄化率を示し、図3はリッチNOx浄化率を示す。この両図において、「Al2O3 at 175℃」、「Al2O3 at 200℃」及び「Al2O3 at 250℃」の各ラインは比較例5の175℃、200℃及び250℃での各NOx浄化率を示している。 FIG. 2 shows the lean NOx purification rate, and FIG. 3 shows the rich NOx purification rate. In both figures, the lines of “Al 2 O 3 at 175 ° C.”, “Al 2 O 3 at 200 ° C.” and “Al 2 O 3 at 250 ° C.” are 175 ° C., 200 ° C. and 250 ° C. of Comparative Example 5. Each NOx purification rate is shown.
図2に示す実施例1〜4のリーンNOx浄化率を比較例5の浄化率ラインとの関係でみると、175℃、200℃及び250℃のいずれにおいても、上層2のRh/ZrW複合酸化物のWO3量の割合が5質量%以下になると、特に4.3%以下になると、比較例5よりも浄化率が高くなっている。これに対して、上層2にRh/(ZrO2+WO3)を用いた比較例1〜4は、実施例と同じく、WO3量の割合が小さくなるほど浄化率が高くなる傾向は見られるものの、上記各温度のいずれにおいても、その浄化率は対応する実施例1〜4よりも低く、さらに比較例5よりも低い。
When the lean NOx purification rates of Examples 1 to 4 shown in FIG. 2 are seen in relation to the purification rate line of Comparative Example 5, the Rh / ZrW combined oxidation of the
上記結果から、上層2にWO3量の割合が4質量%以下のZrW複合酸化物を配置すると、リーンNOx浄化率が高くなることがわかる。これは、当該ZrW複合酸化物がNOx吸蔵材(Ba,Sr)によるNOxの吸蔵を促進した結果と考えられる。この場合、WO3量の割合の下限は1質量%程度とすればよい。
From the above results, it can be seen that when a ZrW composite oxide having a WO 3 content of 4% by mass or less is disposed in the
一方、図3に示す実施例1〜4のリッチNOx浄化率を比較例5の浄化率ラインとの関係でみると、175℃、200℃及び250℃のいずれにおいても、上層2のRh/ZrW複合酸化物のWO3量の割合が4質量%を越えると、比較例5よりも浄化率が高くなっている。これに対して、上層2にRh/(ZrO2+WO3)を用いた比較例1〜4は、実施例と同じく、WO3量の割合が大きくなるほど浄化率が高くなる傾向は見られるものの(但し、WO3量の割合が12%を越えても浄化率の向上は見込めない)、上記各温度のいずれにおいても、その浄化率は対応する実施例1〜4よりも低い。
On the other hand, when the rich NOx purification rates of Examples 1 to 4 shown in FIG. 3 are seen in relation to the purification rate line of Comparative Example 5, the Rh / ZrW of the
上記結果から、上層2にWO3量の割合が4質量%を越えるZrW複合酸化物を配置すると、リッチNOx浄化率が高くなることがわかる。これは、当該ZrW複合酸化物が触媒金属(Rh,Pt)によるNOxの還元浄化を促進した結果と考えられる。この場合、WO3量の割合の上限は12質量%程度とすればよい。
From the above results, it can be seen that when the ZrW composite oxide in which the proportion of WO 3 exceeds 4% by mass is disposed in the
次に他の実施例を表2の結果に基いて検討するに、実施例5は、上層2のRh/ZrW複合酸化物(WO3量の割合は2質量%)量を実施例1の半量にし、残り半量をRh/活性アルミナで置き換えたものである。そのリーンNOx浄化率は、実施例1よりも低くなっているが、実施例2〜4よりも高い。従って、WO3量の割合が2質量%であるRh/ZrW複合酸化物を上層2に配置する場合、その量が比較的少ない場合でもリーンNOx浄化率を高める効果が大きいことがわかる。
Next, other examples will be examined based on the results in Table 2. In Example 5, the amount of Rh / ZrW composite oxide in the upper layer 2 (the proportion of WO 3 is 2% by mass) is half the amount of Example 1. The remaining half was replaced with Rh / activated alumina. The lean NOx purification rate is lower than that in the first embodiment, but is higher than those in the second to fourth embodiments. Therefore, when the Rh / ZrW composite oxide having a proportion of WO 3 of 2% by mass is disposed in the
実施例6,7は、下層3に、活性アルミナに代えて、WO3量の割合が2質量%であるZrW複合酸化物を配置したものである。この実施例6,7のリーンNOx浄化率は対応する実施例2,4よりもそれぞれ高くなっている。先に述べたように、上層・下層二層構造の触媒の場合、下層3のNOx吸蔵性が良いことが好ましい。実施例6,7では、上記ZrW複合酸化物が下層3においてNOx吸蔵材によるNOxの吸蔵を促進した結果、上記高いリーンNOx浄化率が得られたものと考えられる。
In Examples 6 and 7, a ZrW composite oxide having a WO 3 content ratio of 2 mass% is arranged in the
また、実施例6,7のリッチNOx浄化率は実施例2,4と同様に比較的高くなっている。これから、上層2にWO3量の割合が4質量%を越えるZrW複合酸化物を配置し、下層3にWO3量の割合が4質量%以下のZrW複合酸化物を配置することが、リーンNOx浄化率及びリッチNOx浄化率を共に高める上で効果的であることがわかる。
Further, the rich NOx purification rates of Examples 6 and 7 are relatively high as in Examples 2 and 4. Now, that the ratio of WO 3 amount in the
1 担体
2 上層
3 下層
1
Claims (5)
上記上層が、ZrイオンとWイオンとを、各々ZrO 2 量及びWO 3 量に換算して該ZrO 2 量とWO 3 量との総量に占めるWO 3 量の割合が4質量%以下となるように含む複合酸化物を含有し、該複合酸化物に上記触媒金属が担持されていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 An exhaust gas purifying catalyst in which a catalyst layer having at least two layers of an upper layer and a lower layer each containing a catalytic metal and a NOx storage material is formed on a carrier,
The upper layer converts Zr ions and W ions into ZrO 2 amount and WO 3 amount , respectively , so that the proportion of the amount of WO 3 in the total amount of the ZrO 2 amount and the WO 3 amount is 4% by mass or less. composite oxide containing exhaust gas purifying catalyst in which the catalytic metal to the composite oxide is characterized by being carried, including a.
上記下層が、ZrイオンとWイオンとを、各々ZrO2量及びWO3量に換算して該ZrO2量とWO3量との総量に占めるWO3量の割合が4質量%以下となるように含む複合酸化物を含有し、該複合酸化物に上記触媒金属が担持されていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 An exhaust gas purifying catalyst in which a catalyst layer having at least two layers of an upper layer and a lower layer each containing a catalytic metal and a NOx storage material is formed on a carrier,
Said lower layer, a Zr ion and W ions, respectively so that the proportion of in terms of ZrO 2 amount and WO 3 weight WO 3 weight relative to the total amount of the ZrO 2 amount and WO 3 amount of 4 wt% or less An exhaust gas purifying catalyst comprising the composite oxide contained in the catalyst, wherein the catalyst metal is supported on the composite oxide .
上記上層が、ZrイオンとWイオンとを、各々ZrO The upper layer contains Zr ions and W ions, respectively, ZrO. 22 量及びWOQuantity and WO 33 量に換算して該ZrOIn terms of quantity, the ZrO 22 量とWOQuantity and WO 33 量との総量に占めるWOWO in the total amount 33 量の割合が4質量%よりも多くなるように含む複合酸化物を含有し、該複合酸化物に上記触媒金属が担持されていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。An exhaust gas purifying catalyst, comprising: a composite oxide containing an amount of more than 4% by mass, wherein the catalyst metal is supported on the composite oxide.
上記下層が、CeイオンとPrイオンとを含む複合酸化物を含有することを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 In any one of Claim 1 thru | or 3 ,
The exhaust gas purifying catalyst, wherein the lower layer contains a composite oxide containing Ce ions and Pr ions.
上記上層及び下層のうちの少なくとも一つの層は、ZrイオンとWイオンとを含む複合酸化物を含有し、該複合酸化物に上記触媒金属が担持されており、 At least one of the upper layer and the lower layer contains a composite oxide containing Zr ions and W ions, and the catalyst metal is supported on the composite oxide,
上記下層が、CeイオンとPrイオンとを含む複合酸化物を含有することを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 The exhaust gas purifying catalyst, wherein the lower layer contains a composite oxide containing Ce ions and Pr ions.
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