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JPH08290063A - 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒及びその製造方法

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Publication number
JPH08290063A
JPH08290063A JP8030556A JP3055696A JPH08290063A JP H08290063 A JPH08290063 A JP H08290063A JP 8030556 A JP8030556 A JP 8030556A JP 3055696 A JP3055696 A JP 3055696A JP H08290063 A JPH08290063 A JP H08290063A
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exhaust gas
catalyst
palladium
gas purifying
nickel oxide
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JP8030556A
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Takashi Takemoto
崇 竹本
Kazuya Komatsu
一也 小松
Taeko Shimizu
多恵子 清水
Keiji Yamada
啓司 山田
Hiroshi Murakami
浩 村上
Masayuki Koishi
正幸 小石
Yuki Koda
由紀 國府田
Keiko Matsui
恵子 松井
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Mazda Motor Corp
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Mazda Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガス中の毒性物質による被毒に起因する
早期劣化を防止することができる排気ガス浄化性能の高
い排気ガス浄化用触媒を得る。 【解決手段】 排気ガス浄化用触媒3においては、ハニ
カム担体4上に、パラジウムがランタン含浸アルミナに
担持されてなる下側触媒層5が形成され、この下側触媒
層5の上にさらにロジウムがランタン含浸アルミナに担
持されてなる上側触媒層6が形成されている。ここで、
下側触媒層5には酸化ニッケル粉末が添加されている。
そして、この下側触媒層5においては、酸化ニッケルに
よって硫化水素等の毒性物質によるパラジウムの被毒が
防止ないしは抑制され、排気ガス浄化用触媒3の早期劣
化が防止されるとともに排気ガス浄化性能が高められ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
等の排気ガスの浄化に用いられる排気ガス浄化用触媒に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等の排気ガス
にはHC(炭化水素)、CO(一酸化炭素)、NOx(窒素酸
化物)等の大気汚染物質が含まれているので、自動車用
エンジン等の排気系には、排気ガス浄化用触媒を用いた
排気ガス浄化装置が設けられる。そして、かかる排気ガ
ス浄化用触媒としては、従来より、触媒成分である白金
及び/又はロジウムがアルミナ等を含む触媒基材に担持
されてなる触媒層が、コージェライト等でつくられたハ
ニカム担体表面に形成されているものが広く用いられて
いる。
【0003】しかしながら、このように白金及び/又は
ロジウムを触媒成分とする排気ガス浄化用触媒は、白金
あるいはロジウムが高価であるので、その製造コストが
高くつくといった難点がある。そこで、白金あるいはロ
ジウムより安価なパラジウムを用いた排気ガス浄化用触
媒が提案されている(例えば、特開昭59−12764
9号公報、特開平4−78441号公報、特公平4−5
4384号公報参照)。なお、特開昭59−12764
9号公報に開示されている排気ガス浄化用触媒において
は、ハニカム担体上に、パラジウムと、セリウム及び/
又はランタンとを含む下側触媒層が形成され、この下側
触媒層の上にロジウムと、鉄及び/又はニッケルとを含
む上側触媒層が形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
特開昭59−127649号公報に開示されているよう
な、触媒成分としてパラジウムを含む従来の排気ガス浄
化用触媒においては、パラジウムが排気ガス中の毒性物
質とくに硫化水素(H2S)等の硫黄分によって被毒を受
け、早期に劣化してしまうといった問題がある。例え
ば、パラジウムが排気ガス中の硫化水素(H2S)と接触
するとこれと化合して硫化パラジウム(PdS)となり、
その触媒活性が低下してしまう。
【0005】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、排気ガス中の毒性物質によ
る被毒に起因する早期劣化を防止することができる排気
ガス浄化性能の高い排気ガス浄化用触媒を得ることを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達するため
になされた本発明の第1の態様は、担体(例えば、ハニ
カム担体)上に、複数の触媒層が層状に形成されている
排気ガス浄化用触媒において、最上層の触媒層よりも下
層側に位置している所定の触媒層が酸化ニッケルとパラ
ジウムとを含んでいることを特徴とするものである。
【0007】この第1の態様にかかる排気ガス浄化用触
媒においては、パラジウムが最上層の触媒層よりも下層
側に位置している所定の触媒層に含まれているので、該
パラジウムが排気ガス中の毒性物質とくに硫黄分と接触
する頻度が低くなり、該パラジウムの被毒が抑制され
る。また、上記所定の触媒層においてはパラジウムの周
囲に酸化ニッケルが存在し、この酸化ニッケルがパラジ
ウムへの毒性物質の接近を妨げるのでパラジウムの被毒
が抑制される。さらに、酸化ニッケルが、とくにパラジ
ウムに対する毒性の強い硫化水素の発生を抑制するの
で、これによってもパラジウムの被毒が抑制される。か
くして、この排気ガス浄化用触媒によれば、このように
パラジウムが排気ガス中の毒性物質とくに硫黄分と接触
する頻度が低くなり、かつ下層側の所定の触媒層におい
ては酸化ニッケルによってパラジウムへの毒性物質の接
近と、硫化水素の発生とが妨げられるので、パラジウム
の被毒が抑制され、排気ガス浄化用触媒の早期劣化が防
止され、その排気ガス浄化性能が高められる。
【0008】本発明の第2の態様は、本発明の第1の態
様にかかる排気ガス浄化用触媒において、上記最上層の
触媒層が、パラジウム以外の貴金属触媒、例えばロジウ
ム、白金等を含んでいることを特徴とするものである。
【0009】この第2の態様にかかる排気ガス浄化用触
媒においては、基本的には第1の態様にかかる排気ガス
浄化用触媒の場合と同様の作用及び効果が得られる。と
ころで、一般に排気ガス浄化用触媒中にロジウムとパラ
ジウムとが共存すると、これらがシンタリング(インタ
ラクション)による合金化を引き起こして劣化する傾向
がある。しかしながら、この排気ガス浄化用触媒におい
ては、ロジウムとパラジウムとが同一の触媒層中には存
在しないので、ロジウムとパラジウムとがシンタリング
を引き起こさない。このように、ロジウムとパラジウム
とがシンタリングを引き起こさないので、排気ガス浄化
用触媒の排気ガス浄化性能がさらに高められる。また、
酸化ニッケルあるいはニッケルは、ロジウム及び/又は
白金と近接して共存すると触媒毒を発生させやすい(と
くに、ニッケル)。しかしながら、この排気ガス浄化用
触媒では、酸化ニッケルあるいはニッケルと、ロジウム
及び/又は白金とが同一触媒層内には共存しないので、
触媒毒の発生が抑制される。なお、酸化ニッケルあるい
はニッケルは、パラジウムと近接して共存しても触媒毒
をほとんど発生させない。
【0010】本発明の第3の態様は、本発明の第1又は
第2の態様にかかる排気ガス浄化用触媒において、上記
最上層の触媒層内では、ロジウムがアルミナ(好ましく
はγアルミナ)によって担持され、最上層の触媒層より
も下層側に位置している上記所定の触媒層内では、パラ
ジウムと酸化ニッケルとアルミナ(好ましくはγアルミ
ナ)とが混合されていることを特徴とするものである。
【0011】この第3の態様にかかる排気ガス浄化用触
媒においては、基本的には第1又は第2の態様にかかる
排気ガス浄化用触媒の場合と同様の作用及び効果が得ら
れる。さらに、パラジウムが酸化ニッケルによって担持
されているので、パラジウムの周囲には十分な量の酸化
ニッケルが存在し、このため酸化ニッケルによるパラジ
ウム被毒抑制作用がさらに高められる。このように、パ
ラジウムが酸化ニッケルによって担持され、これによっ
て酸化ニッケルによるパラジウム被毒抑制作用がさらに
高められるので、排気ガス浄化用触媒の早期劣化がさら
に有効に防止される。
【0012】本発明の第4の態様は、本発明の第3の態
様にかかる排気ガス浄化用触媒において、上記アルミナ
がランタン含浸アルミナ(γアルミナ)であることを特
徴とするものである。ランタン含浸アルミナ、すなわち
表面にランタンが付着している多孔性アルミナは、とく
に該触媒層の耐熱性を高める。
【0013】本発明の第5の態様は、本発明の第1〜第
4の態様のいずれか1つにかかる排気ガス浄化用触媒に
おいて、上記酸化ニッケルが酸化ニッケル粉末であっ
て、上記パラジウムが該酸化ニッケル粉末によって担持
されていることを特徴とするものである。また、本発明
の第6の態様は、上記酸化ニッケル粉末の粒径が、好ま
しく0.5〜12μmであることを特徴とするものであ
る。これらの排気ガス浄化用触媒においては、パラジウ
ムのまわりに十分な量の酸化ニッケルが存在するので、
触媒毒がパラジウムに接近するのが一層有効に抑制ない
しは防止され、パラジウムの被毒が一層効果的に抑制な
いしは防止される。
【0014】本発明の第7の態様は、本発明の第1〜第
6の態様のいずれか1つにかかる排気ガス浄化用触媒に
おいて、最上層の触媒層よりも下層側に位置している上
記所定の触媒層中におけるパラジウムの酸化ニッケルに
対する比率が7〜93wt%であることを特徴とするもの
である。
【0015】この第7の態様にかかる排気ガス浄化用触
媒においては、基本的には、第1〜第6の態様のいずれ
か1つにかかる排気ガス浄化用触媒の場合と同様の作用
及び効果が得られる。さらに、パラジウムの酸化ニッケ
ルに対する比率が、酸化ニッケルによるパラジウム被毒
防止作用が強くなる7〜93wt%とされるので、毒性物
質によるパラジウム被毒が有効に抑制される。このよう
に、毒性物質によるパラジウム被毒が有効に抑制される
ので、排気ガス浄化用触媒の早期劣化が一層有効に防止
される。
【0016】本発明の第8の態様は、本発明の第7の態
様にかかる排気ガス浄化用触媒において、パラジウムの
酸化ニッケルに対する上記比率がさらに好ましく14〜
47wt%であることを特徴とするものである。
【0017】この第8の態様にかかる排気ガス浄化用触
媒においては、基本的には本発明の第7の態様にかかる
排気ガス浄化用触媒の場合と同様の作用及び効果が得ら
れる。さらに、パラジウムの酸化ニッケルに対する比率
が、酸化ニッケルによるパラジウム被毒防止作用がとく
に強くなる14〜47wt%とされるので、毒性物質によ
るパラジウム被毒が十分に抑制される。このように、毒
性物質によるパラジウム被毒が十分に抑制されるので、
排気ガス浄化用触媒の早期劣化がなお一層有効に防止さ
れる。
【0018】本発明の第9の態様は、本発明の第1〜第
8の態様のいずれか1つにかかる排気ガス浄化用触媒に
おいて、最上層の触媒層よりも下層側に位置している上
記所定の触媒層が、セリアとジルコニアとを含んでいる
ことを特徴とするものである。また、本発明の第10の
態様は、本発明の第9の態様にかかる排気ガス浄化用触
媒において、上記セリアと上記ジルコニアとが好ましく
複合酸化物を形成していることを特徴とするものであ
る。
【0019】本発明の第9又は第10の態様によれば、
基本的には本発明の第1〜第8の態様のいずれか1つに
かかる排気ガス浄化用触媒と同様の作用及び効果が得ら
れる。さらに、下層に位置する上記所定の触媒層に含ま
れているセリアによってパラジウムの触媒活性が高めら
れ、かつ該触媒層に含まれているジルコニアによってパ
ラジウム及びセリアの耐熱性が高められる。このよう
に、セリアによってパラジウムの触媒活性が高められる
ので、排気ガス浄化用触媒の排気ガス浄化性能がさらに
高められる。また、ジルコニアによってパラジウム及び
セリアの耐熱性が高められるので、排気ガス浄化用触媒
の耐久性が高められる。
【0020】本発明の第11の態様は、本発明の第1〜
第10の態様のいずれか1つにかかる排気ガス浄化用触
媒において、担体上に形成されている触媒層が2層であ
ることを特徴とするものである。
【0021】この第11の態様にかかる排気ガス浄化用
触媒においては、基本的には本発明の第1〜第10の態
様のいずれか1つにかかる排気ガス浄化用触媒の場合と
同様の作用及び効果が得られる。さらに、担体上に形成
されている触媒層が2層とされるので、排気ガス浄化用
触媒の製作が容易となる。このように、排気ガス浄化用
触媒の製作が容易となるので、その製造コストが低減さ
れる。
【0022】本発明の第12の態様は、担体上に、複数
の触媒層が層状に形成されている排気ガス浄化用触媒の
製造方法において、最上層の触媒層よりも下層側に位置
している所定の触媒層を、まずパラジウムを酸化ニッケ
ル粒子に担持させ、この後パラジウムを担持している該
ニッケル粒子を上記担体に付着させることにより形成す
るようにしたことを特徴とするものである。
【0023】この第12の態様にかかる排気ガス浄化用
触媒の製造方法においては、パラジウムの被毒が起こり
にくい排気ガス浄化用触媒が得られる。すなわち、該製
造方法により製造された排気ガス浄化用触媒において
は、パラジウムが排気ガス中の毒性物質とくに硫黄分と
接触する頻度が低くなり、該パラジウムの被毒が抑制さ
れる。また、上記所定の触媒層においてはパラジウムの
周囲に酸化ニッケルが存在し、この酸化ニッケルがパラ
ジウムへの毒性物質の接近を妨げるのでパラジウムの被
毒が抑制される。さらに、酸化ニッケルが、とくにパラ
ジウムに対する毒性の強い硫化水素の発生を抑制するの
で、これによってもパラジウムの被毒が抑制される。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。図2に示すように、自動車用エンジン
(図示せず)の排気ガスを大気に排出するための排気通路
1には排気ガス浄化装置2が介設され、この排気ガス浄
化装置2内には、排気ガス中に存在するHC、CO、N
Ox等の大気汚染物質を浄化する排気ガス浄化用触媒3
が充填されている。
【0025】図1に示すように、排気ガス浄化用触媒3
においては、耐熱性に優れた担体材料であるコージェラ
イトでつくられたハニカム担体4上に、下側触媒層5
(下層)が形成され、この下側触媒層5の上にさらに上側
触媒層6(上層)が形成されている。ここでは担体材料と
してコージェライトを用いているが、担体材料がコージ
ェライトに限定されるものではないのはもちろんであ
る。なお、下側触媒層5と上側触媒層6とは、夫々、特
許請求の範囲に記載された「所定の触媒層」と「最上層の
触媒層」とに相当する。
【0026】下側触媒層5は、基本的には触媒成分であ
るパラジウム(Pd)が触媒基材に担持されてなる構造と
され、触媒基材としてランタン含浸アルミナ(γアルミ
ナ)が用いられている。そして、この下側触媒層5は、
パラジウムの排気ガス浄化性能あるいは耐熱性を高める
ための助触媒(OSC)としてセリア(酸化セリウム)とジ
ルコニア(酸化ジルコニウム)とからなる複合酸化物を含
み、各成分の結合性を高めるためのバインダとしてアル
ミナベーマイトを含み、さらにパラジウムの被毒を抑制
するための添加剤として酸化ニッケル(NiO)を含んで
いる。なお、ジルコニアはセリアの耐熱性を高める機能
をも有する。ここで、酸化ニッケルは粉末のものが用い
られ、下側触媒層5中においては、パラジウムが酸化ニ
ッケルによって担持され、パラジウムを担持している酸
化ニッケルとランタン含浸アルミナとが混合されてい
る。なお、ランタン含浸アルミナに代えて、ランタン・
ジルコニウム含浸アルミナを触媒基材として用いてもよ
い。このようにすれば、下側触媒層5の耐熱性が高めら
れる。また、セリアとジルコニアとからなる複合酸化物
に代えて、セリアとジルコニアの単なる混合物を用いて
もよい。さらには、上記複合酸化物とセリアとジルコニ
アの混合物を用いてもよい。
【0027】上側触媒層6は、基本的にはロジウム(R
h)が触媒基材に担持されてなる構造とされ、触媒基材と
してランタン含浸アルミナ(γアルミナ)が用いられて
いる。そして、この上側触媒層6は、ロジウムの排気ガ
ス浄化性能あるいは耐熱性を高めるための助触媒として
セリアとジルコニアとからなる複合酸化物を含み、さら
に各成分の結合性を高めるためのバインダとしてアルミ
ナベーマイトを含んでいる。なお、ジルコニアはセリア
の耐熱性を高める機能も有する。ここで、ランタン含浸
アルミナに代えて、ランタン・ジルコニウム含浸アルミ
ナを触媒基材として用いてもよい。このようにすれば、
上側触媒層6の耐熱性が高められる。また、セリアとジ
ルコニアとからなる複合酸化物に代えて、セリアとジル
コニアの単なる混合物を用いてもよい。さらには、上記
複合酸化物とセリアとジルコニアの混合物を用いてもよ
い。
【0028】以下、かかる排気ガス浄化用触媒3の製造
方法を説明する。 (1)セリアとジルコニアとからなる複合酸化物の粉末
(平均粒径≒4μm、Ce:Zr=5:1)と、ランタン含浸
アルミナ(あるいは、ランタン・ジルコニウム含浸アル
ミナ)と、酸化ニッケル粉末とを50:10:4の比率で
混合し、この混合物にパラジウムを担持させて中間材料
をつくる。ここで、パラジウムの上記混合物に対する比
率は約2.2wt%に調整する。なお、酸化ニッケルは、
ニッケルを空気中で強熱することにより製造されたもの
が使用される。
【0029】(2)上記中間材料にアルミナベーマイトを
添加し、さらに適量の水を加えてスラリをつくり、この
スラリをハニカム担体4上にウォッシュコートする。こ
こで、アルミナベーマイトの上記中間材料に対する比率
は10wt%に調整する。 (3)ウォッシュコートされたハニカム担体4を400℃
で乾燥させ、該ハニカム担体4上に下側触媒層5を形成
する。
【0030】(4)セリアとジルコニアとからなる複合酸
化物の粉末(平均粒径≒4μm、Ce:Zr=5:1)と、ラン
タン含浸アルミナ(あるいは、ランタン・ジルコニウム
含浸アルミナ)とを50:10の比率で混合し、この混合
物にロジウムを担持させて中間材料をつくる。ここで、
ロジウムの上記混合物に対する比率は約0.2wt%に調
整する。なお、上記混合物を、上記複合酸化物の粉末
と、ランタン含浸アルミナ(あるいは、ランタン・ジル
コニウム含浸アルミナ)と、酸化ニッケル粉末とを50:
10:4の比率で混合したものとしてもよい。
【0031】(5)上記中間材料にアルミナベーマイトを
添加し、さらに適量の水を加えてスラリをつくり、この
スラリをハニカム担体4上の下側触媒層5の上にウォッ
シュコートする。ここで、アルミナベーマイトの上記中
間材料に対する比率は10wt%に調整する。 (6)ウォッシュコートされたハニカム担体4を400℃
で乾燥させ、下側触媒層5の上に上側触媒層6を形成
し、排気ガス浄化用触媒3を得る。
【0032】このようにして排気ガス浄化用触媒3が得
られるが、該排気ガス浄化用触媒3において、パラジウ
ムを下側触媒層5にのみ担持させ、ロジウムを上側触媒
層6にのみ担持させ、パラジウムとロジウムとを別々の
触媒層に分けて配置するゆえんはおよそ次のとおりであ
る。
【0033】すなわち、パラジウムは排気ガス中の毒性
物質とくに硫化水素等の硫黄分によって被毒を受けその
触媒活性が劣化する傾向が強いが、パラジウムを下側触
媒層5に担持させると、該パラジウムが排気ガス中の毒
性物質と接触する頻度が低くなり、該パラジウムの被毒
が抑制されるからである。より詳細には、下側触媒層5
中のパラジウムは、上側触媒層6を通過してきた排気ガ
スと接触することになるが、上側触媒層6は毒性物質の
通過を妨げる被膜作用を有するので、上側触媒層6を通
過して下側触媒層5に達した排気ガス中の毒性物質濃度
が低くなるからである。なお、かかる構造によれば、排
気ガス中のHC及びCO等の可燃成分が上側触媒層6を
容易に通過し、下側触媒層5中のパラジウムによって効
果的に浄化(酸化・燃焼)されるので、HC及びCOの浄
化率が高められる。
【0034】また、一般に排気ガス浄化用触媒中にロジ
ウムとパラジウムとが共存すると、これらがシンタリン
グ(インタラクション)による合金化を引き起こして劣化
する傾向がある。そこで、パラジウムとロジウムとを別
々の触媒層に担持させてかかるシンタリングが引き起こ
されるのを防止し、排気ガス浄化用触媒3の劣化を防止
するようにしている。さらには、ロジウムを上側触媒層
6に担持させると、排気ガス中のNOxを触媒全体とし
て効果的に浄化することができるからである。なお、酸
化ニッケルあるいはニッケルは、ロジウム及び/又は白
金と近接して共存すると触媒毒を発生させやすい(とく
に、ニッケル)。しかしながら、この排気ガス浄化用触
媒3では、酸化ニッケルあるいはニッケルと、ロジウム
及び/又は白金とが同一触媒層内には共存しないので、
触媒毒の発生が抑制される。なお、酸化ニッケルあるい
はニッケルは、パラジウムと近接して共存しても触媒毒
をほとんど発生させない。
【0035】また、排気ガス浄化用触媒3の下側触媒層
5には、パラジウムとともに酸化ニッケルが含まれてい
るが、かかる酸化ニッケルの存在によって次のような作
用・効果が得られる。すなわち、下側触媒層5中におい
てはパラジウムの周囲に酸化ニッケルが存在し、この酸
化ニッケルがパラジウムへの毒性物質の接近を妨げるの
でパラジウムの被毒が抑制される。さらに、酸化ニッケ
ルが、とくにパラジウムに対する毒性の強い硫化水素の
発生を抑制するので、これによってもパラジウムの被毒
が抑制される。
【0036】また、パラジウムが粉末状の酸化ニッケル
によって担持されているので、パラジウムの周囲には十
分な量の酸化ニッケルが存在し、このため酸化ニッケル
によるパラジウム被毒抑制作用がさらに高められる。こ
のように、毒性物質によるパラジウムの被毒が抑制され
るので、排気ガス浄化用触媒の早期劣化が防止され、そ
の排気ガス浄化性能が高められる。なお、下側触媒層5
の添加剤をニッケルではなく酸化ニッケルとするのは、
ニッケルは触媒毒となるおそれがあるが、すなわち活性
種であるパラジウムとニッケルとが反応して触媒活性が
低下するおそれがあるが、酸化ニッケルにはかかるおそ
れがないからである。
【0037】下側触媒層5に添加する酸化ニッケル粉末
の性状、添加量等は次のようにするのが好ましい。 (1)酸化ニッケル粉末の粒径は、0.5〜12μmの範囲
内とするのが好ましい。この範囲より微細化すると高温
域で粒子の凝集が発生するからである。また、この範囲
よりも粒径が大きくなるとウォッシュコート性が悪化す
るからである。 (2)酸化ニッケル粉末の純度は90%以上とするのが好
ましい。純度がこれより低いと、硫黄分に対する被毒抑
制効果が低下し、その近傍におけるパラジウムの劣化が
進む可能性が高いからである。
【0038】(3)酸化ニッケル粉末の添加量は、酸化ニ
ッケル重量で、パラジウム重量の10倍以下であり、か
つパラジウム重量以上とするのが好ましい。パラジウム
へのHCの吸着を抑制するためには酸化ニッケル重量を
パラジウム重量以上とする必要があるが、酸化ニッケル
重量がパラジウム重量の10倍を超えるような高担持状
態になると、パラジウムの排気ガス浄化性能を抑制して
しまい、排気ガス浄化用触媒3の排気ガス浄化性能が悪
くなるからである。
【0039】図3に、酸化ニッケル添加量(NiO導入
量)の異なる種々の排気ガス浄化用触媒3の排気ガス浄
化性能を測定した結果を示す。ここで、酸化ニッケル添
加量は、排気ガス浄化用触媒組成物全体に対する割合[w
t%]である。なお、パラジウムの導入量は1.455g/
触媒Lである。また、該測定において、排気ガスはC6
6、NOx、CO、CO2、O2、N2、H2、H2O、S
2からなる模擬排気ガスであってSO2が90ppm含
まれており、空燃比(A/F)は14.7±0.9(H2
10vol%)であり、体積速度(SV)は60000h-1
ある。
【0040】図3において、排気ガス浄化性能はHCに
ついてのT50温度であらわされている。ここでT50
温度とは、所定の大気汚染物質(図3ではHC)の浄化率
が50%となるときの排気ガス入口温度[℃]である。つ
まり、T50温度は低温時における触媒活性ないしは排
気ガス浄化性能を評価するための指標であり、T50温
度が低いものほど低温時における触媒活性ないしは排気
ガス浄化性能が高いということになる。なお、図3中に
おいて、破線は新品の排気ガス浄化用触媒3についての
データであり、実線はエージング後における排気ガス浄
化用触媒3についてのデータである。
【0041】排気ガス浄化用触媒3に対して要求される
排気ガス浄化性能は、高ければ高いほどよいのはもちろ
んであるが、一応の目安としてはHCについてのT50
温度が概ね220℃以下であることが好ましく、さらに
は概ね200℃以下であることが一層好ましい。
【0042】そして、図3によれば、HCについてのT
50温度を220℃以下にすることができる酸化ニッケ
ル添加量は概ね1.5〜20wt%であり、この場合の下
側触媒層5中におけるパラジウムの酸化ニッケルに対す
る比率は概ね7〜93wt%となる。したがって、排気ガ
ス浄化用触媒3の下側触媒層5においては、パラジウム
の酸化ニッケルに対する比率を7〜93wt%に設定する
のが好ましい。
【0043】また、図3によれば、HCについてのT5
0温度を200℃以下にすることができる酸化ニッケル
添加量は概ね3〜10wt%であり、この場合の下側触媒
層5中におけるパラジウムの酸化ニッケルに対する比率
は概ね14〜47wt%となる。したがって、排気ガス浄
化用触媒3の下側触媒層5においては、パラジウムの酸
化ニッケルに対する比率を14〜47wt%に設定するの
が一層好ましい。さらに、適切な酸化ニッケル添加量は
概ね4〜10wt%であり、この場合の下層触媒層5中
におけるパラジウムの酸化ニッケルに対する比率は概ね
14〜36wt%となる。
【0044】以下、本発明にかかる排気ガス浄化用触媒
3の排気ガス浄化性能ないしは耐毒性を、比較例と対比
しつつ測定した結果について説明する。表1に、該測定
に使用した本発明にかかる排気ガス浄化用触媒である触
媒M、及び比較例である触媒Cの性状、組成ないしは特
性を示す。表1から明らかなとおり、触媒M(実施例)で
は下側触媒層(下層)にのみ酸化ニッケル(粉末)が添加さ
れ、触媒C(比較例)では上側触媒層(上層)にのみ酸化ニ
ッケル(粉末)が添加されている。
【0045】
【表1】
【0046】図4に、触媒M及び触媒Cの、エージング
後における、HCのトータル浄化率[%]及びCOのトー
タル浄化率[%]を示す。なお、ここでトータル浄化率と
は、エンジン運転時における全体としての浄化率であ
る。エージングは、触媒を1000℃の大気中に24時
間さらすことにより行っている。その他の評価条件は、
図4中に記載されているとおりである。
【0047】図5に、触媒M及び触媒Cの、エージング
後における、HCのY1浄化率[%]及びCOのY1浄化
率[%]を示す。なお、ここでY1浄化率とは、米国のF
TPモードで規定されたものであって、エンジン始動初
期における浄化率である。エージングは、触媒を100
0℃の大気中に24時間さらすことにより行っている。
その他の評価条件は、図5中に記載されているとおりで
ある。
【0048】図6に、触媒M及び触媒Cの、簡易硫黄被
毒処理後における、HC及びNOxについてのT50温
度[℃]を示す。簡易硫黄被毒処理は、触媒を二酸化硫黄
(SO2)雰囲気下に所定時間さらすことにより行ってい
る。その他の評価条件は、図6中に記載されているとお
りである。
【0049】図7に、触媒M及び触媒Cの、簡易硫黄被
毒処理後におけるHC、CO及びNOxについてのC4
00浄化率[%]を示す。なお、簡易硫黄被毒処理方法は
図6の場合と同様である。その他の評価条件は、図7中
に記載されているとおりである。ここで、C400浄化
率[%]とは、排気ガス入口温度が400℃である場合の
所定の大気汚染物質(この場合は、HC、CO及びNO
x)の浄化率であり、高温時すなわち通常時における触媒
の排気ガス浄化性能を評価するための指標である。した
がって、C400浄化率が高い触媒ほど高温時ないしは
通常時における排気ガス浄化性能が高いことになる。
【0050】図4及び図5から明らかなとおり、本発明
にかかる排気ガス浄化用触媒である触媒Mは、簡易硫黄
被毒処理を受けていない状態において、比較例である触
媒Cに比べて、HC及びCOについてのトータル浄化率
及びY1浄化率がともに優れている。また、図6から明
らかなとおり、触媒Mは、簡易硫黄被毒処理を受けた状
態において、比較例である触媒Cに比べて、HC及びN
OxについてのT50温度がともに低くなっている。つ
まり、触媒Mは触媒Cに比べて低温時における排気ガス
浄化性能が高く、したがって触媒Mは硫黄による被毒が
防止されているか、あるいは少なくとも触媒Cに比べて
硫黄による被毒が軽いということになる。この事実か
ら、酸化ニッケルによってパラジウムの被毒が有効に抑
制されていることがわかる。
【0051】さらに、図7から明らかなとおり、触媒M
は、簡易硫黄被毒処理を受けた状態において、比較例で
ある触媒Cに比べて、HC、CO及びNOxについての
C400浄化率がいずれも高くなっている。つまり、触
媒Mは触媒Cに比べて高温時ないしは通常時における排
気ガス浄化性能が高く、したがって触媒Mは硫黄による
被毒が防止されているか、あるいは少なくとも触媒Cに
比べて硫黄による被毒が軽いということになる。この事
実からも、酸化ニッケルによってパラジウムの被毒が有
効に抑制されていることがわかる。
【0052】以上、この実施の形態によれば、低温時及
び高温時(通常時)のいずれにおいても排気ガス浄化率
(とくに、HC浄化率)が高く、硫黄分等の毒性物質によ
る被毒を受けない、あるいは少なくとも被毒を受けにく
い排気ガス浄化用触媒が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる排気ガス浄化用触媒の縦断面
説明図である。
【図2】 図1に示す排気ガス浄化用触媒を用いた排気
ガス浄化装置の縦断面説明図である。
【図3】 本発明にかかる排気ガス浄化用触媒の、HC
についてのT50温度の酸化ニッケル添加量に対する特
性を示す図である。
【図4】 本発明にかかる排気ガス浄化用触媒のトータ
ル浄化率を、比較例と対比して示した図である。
【図5】 本発明にかかる排気ガス浄化用触媒のY1浄
化率を、比較例と対比して示した図である。
【図6】 本発明にかかる排気ガス浄化用触媒の簡易硫
黄被毒処理後におけるT50温度を、比較例と対比して
示した図である。
【図7】 本発明にかかる排気ガス浄化用触媒の簡易硫
黄処理後におけるC400浄化率を、比較例と対比して
示した図である。
【符号の説明】
1…排気通路 2…排気ガス浄化装置 3…排気ガス浄化用触媒 4…ハニカム担体 5…下側触媒層 6…上側触媒層
フロントページの続き (72)発明者 山田 啓司 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 村上 浩 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 小石 正幸 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 國府田 由紀 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 松井 恵子 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 担体上に、複数の触媒層が層状に形成さ
    れている排気ガス浄化用触媒において、 最上層の触媒層よりも下層側に位置している所定の触媒
    層が酸化ニッケルとパラジウムとを含んでいることを特
    徴とする排気ガス浄化用触媒。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された排気ガス浄化用触
    媒において、 上記最上層の触媒層が、パラジウム以外の貴金属触媒を
    含んでいることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載された排気
    ガス浄化用触媒において、 上記最上層の触媒層内では、ロジウムがアルミナによっ
    て担持され、 最上層の触媒層よりも下層側に位置している上記所定の
    触媒層内では、パラジウムと酸化ニッケルとアルミナと
    が混合されていることを特徴とする排気ガス浄化用触
    媒。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載された排気ガス浄化用触
    媒において、 上記アルミナがランタン含浸アルミナであることを特徴
    とする排気ガス浄化用触媒。
  5. 【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれか1つに記
    載された排気ガス浄化用触媒において、 上記酸化ニッケルが酸化ニッケル粉末であって、上記パ
    ラジウムが該酸化ニッケル粉末によって担持されている
    ことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載された排気ガス浄化用触
    媒において、 上記酸化ニッケル粉末の粒径が0.5〜12μmである
    ことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
  7. 【請求項7】 請求項1〜請求項6のいずれか1つに記
    載された排気ガス浄化用触媒において、 最上層の触媒層よりも下層側に位置している上記所定の
    触媒層中におけるパラジウムの酸化ニッケルに対する比
    率が7〜93wt%であることを特徴とする排気ガス浄化
    用触媒。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載された排気ガス浄化用触
    媒において、パラジウムの酸化ニッケルに対する上記比
    率が14〜47wt%であることを特徴とする排気ガス浄
    化用触媒。
  9. 【請求項9】 請求項1〜請求項8のいずれか1つに記
    載された排気ガス浄化用触媒において、 最上層の触媒層よりも下層側に位置している上記所定の
    触媒層が、セリアとジルコニアとを含んでいることを特
    徴とする排気ガス浄化用触媒。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載された排気ガス浄化用
    触媒において、 上記セリアと上記ジルコニアとが複合酸化物を形成して
    いることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
  11. 【請求項11】 請求項1〜請求項10のいずれか1つ
    に記載された排気ガス浄化用触媒において、 上記担体上に形成されている上記触媒層が2層であるこ
    とを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
  12. 【請求項12】 担体上に、複数の触媒層が層状に形成
    されている排気ガス浄化用触媒の製造方法において、 最上層の触媒層よりも下層側に位置している所定の触媒
    層を、まずパラジウムを酸化ニッケル粒子に担持させ、
    この後パラジウムを担持している該ニッケル粒子を上記
    担体に付着させることにより形成するようにしたことを
    特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法。
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