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JPH0857315A - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents

排ガス浄化用触媒

Info

Publication number
JPH0857315A
JPH0857315A JP6202379A JP20237994A JPH0857315A JP H0857315 A JPH0857315 A JP H0857315A JP 6202379 A JP6202379 A JP 6202379A JP 20237994 A JP20237994 A JP 20237994A JP H0857315 A JPH0857315 A JP H0857315A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
cerium oxide
catalyst
barium compound
porous carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6202379A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirobumi Shinjo
博文 新庄
Motohisa Saiki
基久 斎木
Toshitaka Tanabe
稔貴 田辺
Mayuko Nagai
麻祐子 永井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP6202379A priority Critical patent/JPH0857315A/ja
Publication of JPH0857315A publication Critical patent/JPH0857315A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】セリウム酸化物とバリウムの両方を含む排ガス
浄化用触媒において、特にNOx浄化性能を向上させ
る。 【構成】多孔質担体と、多孔質担体に担持されたPd及
びPtの少なくとも一種と、多孔質担体に含まれたBa
及びセリウム酸化物と、からなる排ガス浄化用触媒であ
って、Baとセリウム酸化物は互いに分離して含まれて
いることを特徴とする。Ba近傍に吸着するNOはセリ
ウム酸化物から放出される酸素の影響を受けにくくなる
ので、NOxは排ガス中のHCやCOと円滑に反応して
還元されNOx浄化率が向上する。またセリウム酸化物
は酸素の一次貯留能を充分に発揮するので、排ガスの雰
囲気変動が緩和され触媒活性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の内燃機関か
ら排出される排ガス中に含まれる、炭化水素(HC)、
一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)の三成分を
同時に浄化できる排ガス浄化用触媒に関し、さらに詳し
くは、ロジウム(Rh)を用いずにロジウムを用いた場
合と同等の三元活性を示す排ガス浄化用触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、自動車の排ガス浄化用触媒と
して、CO及びHCの酸化とNOxの還元とを同時に行
って排ガスを浄化する三元触媒が用いられている。この
ような三元触媒としては、例えばコーディエライトなど
からなる耐熱性基材にγ−アルミナからなる多孔質担体
層を形成し、その多孔質担体層に白金、ロジウムなどの
貴金属元素を担持させたものが広く知られている。ま
た、酸素貯蔵効果をもつセリア(セリウム酸化物)を併
用し、低温活性を高めた三元触媒も知られている。
【0003】ところが、白金及びロジウムは高価であ
り、特にロジウムは資源的に稀少であるため、自動車用
三元触媒の全世界的な普及を考えると、これらの貴金属
を使用しない触媒の開発が必要とされてきた。そこで貴
金属元素の中で、排気浄化特性が白金やロジウムに近い
パラジウムを用いた排ガス浄化用触媒が考えられる。し
かしパラジウムは、リッチ雰囲気及び理論空燃比(スト
イキ)よりややリーン雰囲気側におけるNOxの浄化性
能に劣っている。そのためパラジウムのみではNOxの
浄化は困難と考えられ、高いNOx浄化性能を有するロ
ジウムと併用することで三元触媒として用いられてい
る。しかしロジウムは非常に高価であるので、高価な排
ガス浄化用触媒となってしまう。
【0004】そこでロジウムを用いずにNOxの浄化性
能を向上させるものとして、例えば特開平5−2002
86号公報には、パラジウム、アルカリ土類金属、セリ
ウム酸化物、ジルコニウム酸化物及びチタン酸化物より
なる触媒活性成分と、活性アルミナよりなる多孔質担体
とからなる混合物をモノリス担体基材に被覆してなる三
元触媒が開示されている。
【0005】また特開平6−99069号公報には、パ
ラジウムと、アルミナと、酸化セリウムと、酸化バリウ
ムとを含む排ガス浄化用触媒が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ロジウムを用いない従
来の排ガス浄化用触媒では、NOxの浄化活性を向上さ
せるために、アルカリ土類金属などの塩基性物質が添加
されている。この塩基性物質としてはバリウム化合物が
代表的に用いられている。このバリウム化合物によりN
O吸着量が増加し、排ガスに含まれる酸化性ガス
(O2 ,NO)のうちNOの反応選択性が向上する。ま
た還元性雰囲気下でのHC被毒による反応抑制が緩和さ
れる。したがってNOx浄化性能が向上するのである。
【0007】またセリウム酸化物は酸素を一時的に貯留
する性質を有し、ストイキ近辺での空燃比の変動を緩和
する機能をもつので、安定した三元活性が得られその結
果浄化性能が向上する。ところが従来のセリウム酸化物
とバリウム化合物の両方を含む排ガス浄化用触媒におい
ても、NOxの浄化性能が充分高いとはいえず、さらな
る向上が求められている。
【0008】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、セリウム酸化物とバリウム化合物の両方を
含む排ガス浄化用触媒において、特にNOx浄化性能を
一層向上させることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の排ガス浄化用触媒は、多孔質担体と、多孔質担体に
担持されたパラジウム及び白金の少なくとも一種と、多
孔質担体に含まれたバリウム化合物及びセリウム酸化物
と、からなる排ガス浄化用触媒であって、バリウム化合
物とセリウム酸化物は互いに分離して含まれていること
を特徴とする。
【0010】
【作用】本発明の排ガス浄化用触媒では、バリウム化合
物の添加によりNO吸着量が増加し、排ガスに含まれる
酸化性ガス(O2 ,NO)のうちNOの反応選択性が向
上する。そして排ガスが還元性雰囲気になると、バリウ
ム化合物によりHC被毒による反応抑制が緩和される。
これによりNOx浄化性能が向上する。
【0011】一方、セリウム酸化物は酸素を一時的に貯
留する機能をもち、酸化性雰囲気では酸素を貯留し、還
元性雰囲気では酸素を放出する。これによりストイキ近
辺における排ガスの雰囲気変動が緩和され、その結果触
媒性能が向上する。ところで本発明者らは、例えば貴金
属触媒としてパラジウムを用い、セリウム酸化物とアル
ミナとにそれぞれバリウム化合物(酢酸塩)を添加して
NO浄化性能を測定する実験を行った。その結果、Pd
/アルミナ系では図4に示すようにバリウム化合物量が
増えるにつれてNO浄化性能が向上していたが、Pd/
セリウム酸化物系では図5に示すようにバリウム化合物
量が増えるにつれてNO浄化性能が低下することがわか
った。
【0012】また、ストイキ条件の排ガス浄化反応にお
ける酸化性ガス(O2 ,NO)の反応選択性を調査した
ところ、図6に示すようにPd/アルミナ触媒にバリウ
ム化合物を添加した触媒では、バリウム化合物量の増加
にともなってNOの反応選択性が向上していた。つまり
バリウム化合物量が増えるにつれてNO吸着量も増え、
2 に比べて反応に使われるNOの割合も増大するので
ある。
【0013】しかし図7に示すように、Pd/セリウム
酸化物系の酸化性ガスの反応選択性は、バリウム化合物
の量が増えるにつれて低下することも明らかとなった。
すなわちセリウム酸化物にバリウム化合物を添加する
と、Pd/セリウム酸化物の触媒活性を損なうのみなら
ず、バリウム化合物がNOの浄化に寄与しないことが明
らかとなった。
【0014】この原因としては、セリウム酸化物から放
出された酸素がHCやCOの酸化に消費され、バリウム
化合物近傍に吸着するNOの還元反応が生じにくくなっ
ていると考えられる。そこで本発明では、バリウム化合
物とセリウム酸化物は互いに分離して含まれている構成
とした。したがってバリウム化合物近傍に吸着するNO
はセリウム酸化物から放出される酸素の影響を受けにく
くなるので、NOxは多孔質担体に担持されたPd又は
Ptの触媒作用により排ガス中のHCやCOと円滑に反
応して還元されNOx浄化率が向上する。またセリウム
酸化物は酸素の一時貯留能を充分に発揮するので、排ガ
スの雰囲気変動が緩和され触媒活性が向上する。
【0015】
【実施例】
(発明の具体例)多孔質担体としては、アルミナ、シリ
カ、ジルコニア、チタニアなど、従来より用いられてい
る耐火性無機酸化物等を用いることができる。中でも、
高比表面積で高耐熱性を有する活性アルミナが最も好ま
しい。
【0016】パラジウム又は白金の担持量は、触媒の使
用条件により異なるが、通常は触媒1L当たり総量で
0.05〜30gの範囲が好ましい。0.05g/Lよ
り少ないと浄化性能が低く、30g/Lを超えて担持し
ても効果が飽和し高価となるだけである。バリウム化合
物の含有量は、触媒1L当たり0.01〜1.0モルの
範囲が好ましい。0.01モル/Lより少ないとNOx
浄化性能に劣り、1.0モル/Lを超えて含有させると
触媒の強度低下などの不具合が生じるので好ましくな
い。
【0017】またセリウム酸化物の含有量は、触媒1L
当たり0.01〜3.0モルの範囲が好ましい。0.0
1モル/Lより少ないと添加した効果がほとんどみられ
ず、3.0モル/Lを超えて含有させても効果が飽和す
る。なお、本発明の排ガス浄化用触媒には、さらにラン
タン(La)、ジルコニウム(Zr)、ネオジウム(N
d)などの元素を含むことが好ましい。La及びNdは
バリウム化合物と同様の作用によりNOx浄化性能を向
上させる。特にLaは、NOとH2 との反応を促進させ
るため、低温におけるNOx浄化性能が向上する。また
Zrはセリウム酸化物と固溶体を形成するため、セリウ
ム酸化物の耐熱性が向上する。
【0018】また、バリウム化合物とセリウム酸化物を
分離して含有させるには、以下のような形態が考えられ
る。 (A)図1に示すように、担体基材1と、担体基材1表
面に形成されPd及びPtの少なくとも一種とセリウム
酸化物及びアルミナを含む第1触媒担持層2と、第1触
媒担持層2表面に形成されPd及びPtの少なくとも一
種とバリウム化合物及びアルミナを含む第2触媒担持層
3と、からなる構成。 (B)図2に示すように、担体基材10と、担体基材1
0表面に形成されPd及びPtの少なくとも一種とバリ
ウム化合物及びアルミナを含む第1触媒担持層20と、
第1触媒担持層20表面に形成されPd及びPtの少な
くとも一種とセリウム酸化物及びアルミナを含む第2触
媒担持層30と、からなる構成。 (C)図3に示すように、Pd及びPtの少なくとも一
種とバリウム化合物及びアルミナを含む第1触媒4と、
Pd及びPtの少なくとも一種とセリウム酸化物及びア
ルミナを含む第2触媒5とからなり、この第1触媒4を
上流側とし第2触媒5を下流側にして、排ガス流れ方向
に直列に配置した構成。 (D)(C)の二つの触媒を排ガス流れ方向に並列に配
置した構成。 (E)粒状のセリウム酸化物と粒状のバリウム化合物
に、それぞれPd及びPtの少なくとも一種を担持さ
せ、これをアルミナと混合して担体基材表面に被覆した
構成。
【0019】なお、バリウム化合物とセリウム酸化物を
分離して含有させる形態は、バリウム化合物とセリウム
酸化物の大部分が分離していればよく、上記形態に限定
されるものではない。また、バリウム化合物はセリウム
酸化物と分離して多孔質担体に担持された形態としても
よい。以下、実施例により具体的に説明する。 (実施例1)γ−アルミナ粉末120gをPdが2g含
まれたジニトロジアミノパラジウム水溶液に浸漬し、蒸
発乾固した後110℃で1昼夜乾燥し、さらに大気中6
00℃で3時間焼成処理を施した。得られたPd担持粉
末を0.2モルの酢酸バリウム化合物を溶解させた水溶
液に浸漬し、蒸発乾固した後110℃で1昼夜乾燥し、
さらに大気中600℃で3時間焼成処理を施して、Pd
/Ba/Al2 3 からなる第1粉末を調製した。
【0020】一方、酸化セリウム(CeO2 )粉末0.
3モルをPdが1g含まれたジニトロジアミノパラジウ
ム水溶液に浸漬し、蒸発乾固した後110℃で1昼夜乾
燥し、さらに大気中600℃で3時間焼成処理を施して
第2粉末を調製した。第1粉末と第2粉末はそれぞれ圧
粉成型され、それぞれ0.5〜1mmの第1ペレット及
び第2ペレットとされた後に、全量が混合されて本実施
例の排ガス浄化用触媒とされた。 (比較例1)実施例1で調製されたPd担持粉末と第2
粉末を物理的に充分混合した。この混合粉末を0.2モ
ルの酢酸バリウムを溶解させた水溶液に浸漬し、蒸発乾
固した後110℃で1昼夜乾燥し、さらに大気中600
℃で3時間焼成処理を施した。得られた粉末は圧粉成型
され、それぞれ0.5〜1mmのペレット状とされて比
較例1の触媒を調製した。
【0021】なお、各元素の含有量は実施例1と全く同
一である。 (比較例2)実施例1で調製された第2粉末を0.2モ
ルの酢酸バリウムを溶解させた水溶液に浸漬し、蒸発乾
固した後110℃で1昼夜乾燥し、さらに大気中600
℃で3時間焼成処理を施して、Pd/Ba/CeO2
末を調製した。そして実施例1と同様のPd担持粉末
と、上記Pd/Ba/CeO2 粉末をそれぞれ圧粉成型
後0.5〜1mmの第1ペレット及び第2ペレットと
し、この2種類のペレットを混合して比較例2の触媒を
調製した。
【0022】なお、各元素の含有量は実施例1と全く同
一である。 (前処理)表1に示す排気モデルガスに対し、酸素とC
O/H2 (モル比で3/1)とを交互に10分周期で注
入したモデルガスを用い、実施例1と比較例1〜2の各
触媒について1L/minの条件下、900℃で3時間
加熱して触媒を安定化させる前処理を行った。
【0023】
【表1】 (評価試験)前処理をなった後の各触媒について、固定
床流通型反応装置を用い以下の条件で表2に示す排気モ
デルガスを用いた降温測定評価を行った。
【0024】降温速度 :12℃/min 空間速度(SV) :5万/hr
【0025】
【表2】 評価結果はNO、CO及びHCの50%浄化温度で表
し、表3に示す。また温度に対するNO浄化活性を測定
し、結果を図8に示す。
【0026】
【表3】 表3より、実施例の排ガス浄化用触媒は比較例に比べて
高い触媒活性を示していることが明らかである。また比
較例2の方が比較例1より触媒活性に劣っているが、こ
れは比較例2の排ガス浄化用触媒の方がバリウム化合物
とセリウム酸化物との接触程度が大きいからであろう。
【0027】また図8より、NO浄化活性も実施例1>
比較例1>比較例2の順となり、バリウム化合物とセリ
ウム酸化物を分離担持したことによる効果が明らかであ
る。
【0028】
【発明の効果】すなわち本発明の排ガス浄化用触媒によ
れば、バリウム化合物とセリウム酸化物の本来有するそ
れぞれの作用が互いに抑制されることなく充分に発揮で
きるので、高価なロジウムを用いなくとも高い浄化性能
が得られ、特にNOxの浄化性能を従来より大きく向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の排ガス浄化用触媒の構成説
明図である。
【図2】本発明の他の実施例の排ガス浄化用触媒の構成
説明図である。
【図3】本発明の他の実施例の排ガス浄化用触媒の構成
説明図である。
【図4】Pd/アルミナ系触媒のBa濃度とNOの50
%浄化温度の関係を示すグラフである。
【図5】Pd/セリア系触媒のBa濃度とNOの50%
浄化温度の関係を示すグラフである。
【図6】Pd/Ba/アルミナ系触媒において、Ba濃
度を変化させた場合の酸化性ガス(NO,O2 )の反応
選択性を示すグラフである。
【図7】Pd/Ba/セリア系触媒において、Ba濃度
を変化させた場合の酸化性ガス(NO,O2 )の反応選
択性を示すグラフである。
【図8】本発明の実施例及び比較例の触媒の、各温度に
おけるNO浄化率を示すグラフである。
【符号の説明】
1:担体基材 2:第1触媒担持層 3:第2触
媒担持層 4:第1触媒 5:第2触媒 10:担体
基材 20:第1触媒担持層 30:第2
触媒担持層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎木 基久 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 田辺 稔貴 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 永井 麻祐子 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔質担体と、 該多孔質担体に担持されたパラジウム及び白金の少なく
    とも一種と、 該多孔質担体に含まれたバリウム化合物及びセリウム酸
    化物と、からなる排ガス浄化用触媒であって、 前記バリウム化合物と前記セリウム酸化物は互いに分離
    して含まれていることを特徴とする排ガス浄化用触媒。
JP6202379A 1994-08-26 1994-08-26 排ガス浄化用触媒 Pending JPH0857315A (ja)

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JP6202379A JPH0857315A (ja) 1994-08-26 1994-08-26 排ガス浄化用触媒

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JP6202379A JPH0857315A (ja) 1994-08-26 1994-08-26 排ガス浄化用触媒

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JPH0857315A true JPH0857315A (ja) 1996-03-05

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5728643A (en) * 1996-02-09 1998-03-17 Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. NOx decomposition catalyst and exhaust gas purifier using said catalyst
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JP2011169324A (ja) * 2002-09-13 2011-09-01 Johnson Matthey Plc 圧縮着火機関排ガスの処理方法

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