JP2013081883A - Exhaust gas purifying catalyst - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス浄化触媒に関する。更に詳細には、本発明は、触媒の早期活性化を実現し、優れた排ガス浄化性能を発揮し得る排ガス浄化触媒に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst. More specifically, the present invention relates to an exhaust gas purification catalyst that can realize early activation of the catalyst and exhibit excellent exhaust gas purification performance.
従来、圧損を抑制し、触媒性能を向上させた、低圧損・高浄化性能のセラミック触媒体が提案されている。このセラミック触媒体は、基材セラミック表面に触媒成分を直接担持可能なセラミック担体に、主触媒成分及び助触媒成分を担持してなる排ガス浄化用のセラミック触媒体である(特許文献1参照。)。 Conventionally, a ceramic catalyst body with low pressure loss and high purification performance, in which pressure loss is suppressed and catalyst performance is improved, has been proposed. This ceramic catalyst body is an exhaust gas purification ceramic catalyst body in which a main catalyst component and a promoter component are supported on a ceramic carrier capable of directly supporting a catalyst component on the surface of a base ceramic (see Patent Document 1). .
しかしながら、上記特許文献1に記載のセラミック触媒体にあっては、本発明者らの検討において、触媒成分がセラミック担体と直に接している部分が極めて多いため、触媒の早期活性化が阻害され、優れた排ガス浄化性能が得られていないという問題点があった。
However, in the ceramic catalyst body described in the above-mentioned
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的とするところは、触媒の早期活性化を実現し、優れた排ガス浄化性能を発揮し得る排ガス浄化触媒を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification catalyst that realizes early activation of the catalyst and can exhibit excellent exhaust gas purification performance.
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。
その結果、ガス流路を備える担体と、該担体のガス流路側に形成された触媒層と、該担体と該触媒層との間に形成された下地層とを具備し、該担体の表面側内部及び該下地層の内部の少なくとも一方に空隙を含む断熱部位を有する構成とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
The inventors of the present invention have made extensive studies in order to achieve the above object.
As a result, the apparatus includes a support having a gas flow path, a catalyst layer formed on the gas flow path side of the support, and an underlayer formed between the support and the catalyst layer, and the surface side of the support It has been found that the above object can be achieved by having a heat insulating part including a void in at least one of the inside and the inside of the base layer, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の排ガス浄化触媒は、ガス流路を備える担体と、該担体のガス流路側に形成された、触媒成分を含有する触媒を含む触媒層と、該担体と該触媒層との間に形成された、基材を含む下地層とを具備する。
また、本発明の排ガス浄化触媒においては、上記担体の表面側内部及び上記下地層の内部のいずれか一方又は双方に、空隙を含む断熱部位を有する。
That is, the exhaust gas purification catalyst of the present invention includes a carrier having a gas flow path, a catalyst layer containing a catalyst containing a catalyst component formed on the gas flow path side of the carrier, and a gap between the carrier and the catalyst layer. And a base layer including a base material formed on the substrate.
In the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, a heat insulating portion including a void is provided in one or both of the inside of the surface of the carrier and the inside of the base layer.
本発明によれば、ガス流路を備える担体と、担体のガス流路側に形成された、触媒成分を含有する触媒を含む触媒層と、担体と触媒層との間に形成された、基材を含む下地層とを具備し、担体の表面側内部及び下地層の内部の少なくとも一方に空隙を含む断熱部位を有する構成とした。
そのため、触媒の早期活性化を実現し、優れた排ガス浄化性能を発揮し得る排ガス浄化触媒を提供することができる。
According to the present invention, a substrate provided with a gas channel, a catalyst layer containing a catalyst containing a catalyst component, formed on the gas channel side of the carrier, and a substrate formed between the carrier and the catalyst layer And having a heat insulating portion including a void in at least one of the inside of the surface of the carrier and the inside of the underlayer.
Therefore, it is possible to provide an exhaust gas purification catalyst that realizes early activation of the catalyst and can exhibit excellent exhaust gas purification performance.
以下、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化触媒について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, an exhaust gas purification catalyst according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the dimension ratio of drawing quoted by the following embodiment is exaggerated on account of description, and may differ from an actual ratio.
図1は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化触媒の概略を示す斜視図である。また、図2は、図1に示した排ガス浄化触媒のII−II線に沿った模式的な断面図である。更に、図3は、図2に示した排ガス浄化触媒のIII線で囲った模式的な拡大断面図である。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing an exhaust gas purification catalyst according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II of the exhaust gas purification catalyst shown in FIG. FIG. 3 is a schematic enlarged cross-sectional view of the exhaust gas purification catalyst shown in FIG.
図1や図2に示すように、本実施形態の排ガス浄化触媒1は、ハニカム構造を有する担体2が、ガス流れ方向に沿ったガス流路2aを備える。なお、図1中の矢印Xはガス流れ方向を示す。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, in the exhaust
また、図3に示すように、本実施形態の排ガス浄化触媒1は、ハニカム構造を有する担体2のガス流路2a側に形成された、触媒層6と、担体2と触媒層6との間に形成された、下地層4とを具備するものである。
As shown in FIG. 3, the exhaust
なお、詳しくは後述するが、本実施形態の排ガス浄化触媒は、担体の表面側内部及び下地層内部のいずれか一方又は双方に、図示しない空隙を含む断熱部位を有するものである。また、触媒層は、図示しない触媒成分を含有する触媒を含むものである。更に、下地層は、図示しない基材を含む。 In addition, although mentioned later in detail, the exhaust gas purification catalyst of this embodiment has a heat insulation part including the space | gap which is not illustrated in either one or both inside the surface side of a support | carrier, and a base layer inside. The catalyst layer contains a catalyst containing a catalyst component (not shown). Further, the underlayer includes a base material (not shown).
また、本発明において、「担体の表面側内部」とは、例えば、ガス流路に挟まれた(担体(セル壁)の厚みを1とした場合、ガス流路に対峙する表面側から深さ1/4までの範囲をいう。 In the present invention, “inside of the carrier on the surface side” means, for example, when the thickness of the carrier (cell wall) sandwiched between the gas channels is 1, the depth from the surface side facing the gas channel. The range up to 1/4.
このような構成とすることにより、触媒成分での触媒反応により生じる熱が担体全体へ熱拡散することを抑制(遅延化)し、触媒成分の早期活性化をより促進することが可能となり、優れた排ガス浄化性能を発揮し得る排ガス浄化触媒となる。 By adopting such a configuration, it is possible to suppress (delay) the heat generated by the catalytic reaction in the catalyst component from spreading to the entire support (delay), and further promote early activation of the catalyst component. It becomes an exhaust gas purification catalyst that can exhibit the exhaust gas purification performance.
また、本実施形態の排ガス浄化触媒においては、例えば、下地層が、ガス流路側に開気孔を有しており、下地層内部の断熱部位の空隙が、下地層と開気孔の少なくとも一部が残るように配置された触媒とで形成されていることが好ましい。 Further, in the exhaust gas purifying catalyst of the present embodiment, for example, the underlayer has open pores on the gas flow path side, and the space in the heat insulating portion inside the underlayer has at least a part of the underlayer and the open pores. It is preferably formed with the catalyst arranged so as to remain.
このような構成とすることにより、触媒成分での触媒反応により生じる熱が担体全体へ熱拡散することを抑制(遅延化)する断熱部位の形成に際して、他の材料を用いることを必須としないものとなる。そのため、触媒成分の早期活性化をより確実に促進することが可能となり、優れた排ガス浄化性能を発揮し得る排ガス浄化触媒となる。 By adopting such a configuration, it is not essential to use other materials when forming a heat insulating part that suppresses (delays) the heat generated by the catalytic reaction of the catalyst component from spreading to the entire support. It becomes. Therefore, early activation of the catalyst component can be more reliably promoted, and an exhaust gas purification catalyst that can exhibit excellent exhaust gas purification performance is obtained.
更に、本実施形態の排ガス浄化触媒においては、例えば、担体が、ガス流路側に開気孔を有しており、担体の表面側内部の断熱部位の空隙が、担体と開気孔の少なくとも一部が残るように配置された基材とで形成されていることが好ましい。 Further, in the exhaust gas purifying catalyst of the present embodiment, for example, the carrier has open pores on the gas flow path side, and the space in the heat insulating portion inside the surface of the carrier has at least a part of the carrier and the open pores. It is preferable to form with the base material arrange | positioned so that it may remain.
このような構成とすることによっても、触媒成分での触媒反応により生じる熱が担体全体へ熱拡散することを抑制(遅延化)する断熱部位の形成に際して、他の材料を用いることを必須としないものとなる。そのため、触媒成分の早期活性化をより確実に促進することが可能となり、優れた排ガス浄化性能を発揮し得る排ガス浄化触媒となる。 Even with such a configuration, it is not essential to use other materials when forming a heat insulating portion that suppresses (delays) the heat generated by the catalytic reaction of the catalyst component from spreading to the entire support. It will be a thing. Therefore, early activation of the catalyst component can be more reliably promoted, and an exhaust gas purification catalyst that can exhibit excellent exhaust gas purification performance is obtained.
また、本実施形態の排ガス浄化触媒においては、例えば、下地層の熱伝導率と担体の構成成分の熱伝導率との関係が、下記式(1)の関係を満足することが好ましく、下地層の熱伝導率が担体の構成成分の熱伝導率より小さいことがより好ましい。
λPC≦λCC…(1)
(式(1)中、λPCは下地層の熱伝導率、λCCは担体の構成成分の熱伝導率を示す。)
In the exhaust gas purifying catalyst of the present embodiment, for example, the relationship between the thermal conductivity of the underlayer and the thermal conductivity of the constituent components of the carrier preferably satisfies the relationship of the following formula (1). It is more preferable that the thermal conductivity of is smaller than the thermal conductivity of the constituent components of the carrier.
λ PC ≦ λ CC (1)
(In formula (1), λ PC represents the thermal conductivity of the underlayer, and λ CC represents the thermal conductivity of the constituent components of the carrier.)
このような構成とすることにより、触媒成分での触媒反応により生じる熱が担体全体へ熱拡散することをより確実に抑制(遅延化)することができる。そして、触媒成分の早期活性化をより確実に促進することが可能となり、優れた排ガス浄化性能を発揮し得る排ガス浄化触媒となる。
また、このような構成を実現する方法としては、例えば、下地層の構成材料として担体の構成成分より熱伝導率が小さいものを適用することや、空隙率を多くするように調製することが挙げられる。
By adopting such a configuration, it is possible to more reliably suppress (delay) the heat generated by the catalytic reaction at the catalyst component from being diffused to the entire support. And it becomes possible to accelerate | stimulate early activation of a catalyst component more reliably, and it becomes an exhaust gas purification catalyst which can exhibit the outstanding exhaust gas purification performance.
In addition, as a method for realizing such a configuration, for example, a material having a lower thermal conductivity than the constituent component of the carrier is applied as a constituent material of the underlayer, or a preparation is performed so as to increase the porosity. It is done.
更に、本実施形態の排ガス浄化触媒においては、例えば、担体の表面側内部の断熱部位の空隙が、担体と開気孔のほぼ全部が残るように配置された基材とで形成されていることが好ましい。 Furthermore, in the exhaust gas purifying catalyst of the present embodiment, for example, the gap in the heat insulating portion inside the surface side of the carrier is formed by the carrier and the base material arranged so that almost all of the open pores remain. preferable.
このような構成とすることによっても、触媒成分での触媒反応により生じる熱が担体全体へ熱拡散することをより確実に抑制(遅延化)することができる。そして、触媒成分の早期活性化をより確実に促進することが可能となり、より優れた排ガス浄化性能を発揮し得る排ガス浄化触媒となる。 Even with such a configuration, it is possible to more reliably suppress (delay) the heat generated by the catalytic reaction at the catalyst component from being diffused to the entire support. And it becomes possible to accelerate | stimulate early activation of a catalyst component more reliably, and it becomes an exhaust gas purification catalyst which can exhibit the more excellent exhaust gas purification performance.
上記各構成について更に詳細に説明する。 Each of the above configurations will be described in more detail.
[担体]
担体2としては、例えば、自動車用排ガス浄化触媒であれば、図1に示すようにハニカム形状に成形したものが好適に用いられるがこれに限定されるものではない。すなわち、ガス流路を形成し得るものであれば、ペレット状、粉体、フォーム体、繊維状、中空繊維状などの形状のものを用いて適宜成形(集合)させたものを用いることもできる。なお、図1に示すハニカム形状に成形した担体の断面におけるガス流路形状は四角形であるが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、排ガス浄化触媒における担体の断面におけるガス流路形状については、三角形や六角形など従来公知の形状のものを適用することができる。
[Carrier]
As the
また、担体としては、例えば、コーディエライトを主成分とするものが、高い耐熱性が要求される自動車用などの排ガス浄化触媒に好適に用いられるがこれに限定されるものではない。すなわち、アルミナ、スピネル、ムライト、チタン酸アルミニウム、リン酸ジルコニウム、炭化珪素、ゼオライト、ペロブスカイト、シリカアルミナなどのセラミックス材料を用いた担体を適用することもできる。 In addition, as a carrier, for example, a carrier containing cordierite as a main component is suitably used for an exhaust gas purification catalyst for automobiles or the like that requires high heat resistance, but is not limited thereto. That is, a carrier using a ceramic material such as alumina, spinel, mullite, aluminum titanate, zirconium phosphate, silicon carbide, zeolite, perovskite, or silica alumina can be used.
更に、担体としては、例えば、その表面に、多数の開気孔を有する担体を用いることができる。開気孔は、具体的には、セラミック結晶格子中の欠陥(酸素欠陥または格子欠陥)、セラミック表面の微細なクラック、セラミックを構成する元素の欠損のうち、少なくとも1種類からなり、複数種類を組み合わせて形成することもできる。コーディエライトの表面に形成される開気孔は、その直径や幅について特に限定されるものではないが、(1)担体の強度を確保する、(2)断熱部位を確実に形成する、という観点からは、開気孔の直径又は幅が4μm以下で、できるだけ小さい方が好ましい。好ましくは、0.1nm〜100μmである。また、開気孔の深さについても特に限定されるものではないが、上記同様の観点から、開気孔の深さが0.05nm以上であることが好ましい。好ましくは、0.05nm〜4μmである。 Further, as the carrier, for example, a carrier having a large number of open pores on its surface can be used. Specifically, the open pores are composed of at least one of a defect (oxygen defect or lattice defect) in the ceramic crystal lattice, a fine crack on the ceramic surface, and a defect of the elements constituting the ceramic, and a combination of plural types. It can also be formed. The open pores formed on the surface of the cordierite are not particularly limited with respect to the diameter and width, but (1) ensure the strength of the carrier, and (2) ensure the formation of a heat insulating portion. Is preferably as small as possible with a diameter or width of the open pores of 4 μm or less. Preferably, it is 0.1 nm to 100 μm. Further, the depth of the open pores is not particularly limited, but from the same viewpoint as described above, the depth of the open pores is preferably 0.05 nm or more. Preferably, it is 0.05 nm-4 micrometers.
セラミックス担体の表面に形成される開気孔のうち、結晶格子の欠陥には、酸素欠陥と格子欠陥(金属空格子点と格子歪)がある。酸素欠陥は、結晶格子を構成するための酸素が不足することにより生ずる欠陥である。また、格子欠陥は、セラミック結晶格子を構成するために必要な量以上の酸素を取り込むことにより生じる格子欠陥で、結晶格子の歪みや金属空格子点によって形成される。
これらの開気孔を有する担体を適用すると、触媒が担体に直接担持されてしまう可能性が高まるが、詳しくは後述する構成とすることにより、これを回避することができる。また、後述する構成とすることにより、担体の表面側内部に断熱部位を形成することができるという利点がある。
なお、本発明においては、開気孔を有さない担体を用いることもできる。
Of the open pores formed on the surface of the ceramic carrier, the crystal lattice defects include oxygen defects and lattice defects (metal vacancies and lattice strain). The oxygen defect is a defect caused by a lack of oxygen for constituting the crystal lattice. A lattice defect is a lattice defect caused by taking in more oxygen than necessary to constitute a ceramic crystal lattice, and is formed by crystal lattice distortion or metal vacancies.
When the carrier having these open pores is applied, the possibility that the catalyst is directly supported on the carrier is increased, but this can be avoided by adopting a configuration described later in detail. Moreover, there exists an advantage that a heat insulation site | part can be formed in the surface side inside of a support | carrier by setting it as the structure mentioned later.
In the present invention, a carrier having no open pores can also be used.
開気孔を有する担体は、例えば、以下に記載される方法によって形成することができる。 The carrier having open pores can be formed, for example, by the method described below.
結晶格子に酸素欠陥を形成するには、ケイ素(Si)源、アルミニウム(Al)源、マグネシウム(Mg)源を含むコーディエライトの原料を成形、脱脂した後、焼成する工程において、(1)焼成雰囲気を減圧又は還元雰囲気とする、(2)原料の少なくとも一部に酸素を含まない化合物を用い、低酸素濃度雰囲気で焼成することにより、焼成雰囲気又は出発原料中の酸素を不足させるか、(3)酸素以外のセラミックの構成元素の少なくとも1種類について、その一部を該元素より価数の小さな元素で置換する方法が採用できる。コーディエライトの場合、構成元素は、Si(4+)、Al(3+)、Mg(2+)と正の電荷を有するので、これらを価数の小さな元素で置換すると、置換した元素との価数の差と置換量に相当する正の電荷が不足し、結晶格子としての電気的中性を維持するため、負の電荷を有するO(2−)を放出し、酸素欠陥が形成される。 In order to form oxygen defects in the crystal lattice, in the step of forming, degreasing, and firing a cordierite raw material containing a silicon (Si) source, an aluminum (Al) source, and a magnesium (Mg) source, (1) The firing atmosphere is a reduced pressure or reducing atmosphere, (2) by using a compound that does not contain oxygen in at least a part of the raw material, by firing in a low oxygen concentration atmosphere, the oxygen in the firing atmosphere or starting material is insufficient, (3) A method of substituting at least one kind of constituent elements of the ceramic other than oxygen with an element having a lower valence than the element can be employed. In the case of cordierite, the constituent elements have positive charges such as Si (4+), Al (3+), and Mg (2+). Therefore, when these elements are replaced with an element having a small valence, the valence with the substituted element And the positive charge corresponding to the substitution amount is insufficient, and the electric neutrality as a crystal lattice is maintained, so that O (2-) having a negative charge is released, and an oxygen defect is formed.
また、格子欠陥については、(4)酸素以外のセラミック構成元素の一部を該元素より価数の大きな元素で置換することにより形成できる。コーディエライトの構成元素であるケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)の少なくとも一部を、その元素より価数の大きい元素で置換すると、置換した元素との価数の差と置換量に相当する正の電荷が過剰となり、結晶格子としての電気的中性を維持するため、負の電荷を有するO(2−)を必要量取り込む。取り込まれた酸素が障害となって、コーディエライト結晶格子が整然と並ぶことができなくなり、格子歪が形成される。この場合の焼成雰囲気は、大気雰囲気として、酸素が十分に供給されるようにする。また、電気的中性を維持するために、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)の一部を放出し、空孔が形成される。なお、これら欠陥の大きさは数オングストーム以下と考えられるため、窒素分子を用いたBET法のような通常の比表面積の測定方法では、比表面積として測定できない。 In addition, lattice defects can be formed by (4) substituting a part of ceramic constituent elements other than oxygen with an element having a higher valence than the element. When at least part of the constituent elements of cordierite, silicon (Si), aluminum (Al), and magnesium (Mg), is replaced with an element having a higher valence than that element, the difference in valence with the replaced element The positive charge corresponding to the substitution amount becomes excessive, and a necessary amount of O (2-) having a negative charge is taken in to maintain the electrical neutrality as the crystal lattice. The incorporated oxygen becomes an obstacle, and the cordierite crystal lattice cannot be arranged in an orderly manner, and lattice strain is formed. The firing atmosphere in this case is an air atmosphere so that oxygen is sufficiently supplied. Moreover, in order to maintain electrical neutrality, a part of silicon (Si), aluminum (Al), and magnesium (Mg) is discharged, and vacancies are formed. In addition, since it is thought that the magnitude | size of these defects is several angstroms or less, it cannot measure as a specific surface area with the normal measuring method of a specific surface area like the BET method using a nitrogen molecule.
[下地層]
下地層4としては、例えば、自動車用排ガス浄化触媒であれば、図1に示すように担体の表面に触媒層が形成し易いように基材を塗布して形成されたものが好適に用いられるがこれに限定されるものではない。
[Underlayer]
As the
また、下地層に含まれる基材としては、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア、シリカアルミナ、ジルコニアアルミナ、チタニアアルミナ、ジルコニアチタニアアルミナ、マグネシアアルミナ、炭化珪素、ゼオライト、ペロブスカイトなどのセラミックの高比表面積基材を適用することができる。 Examples of the base material included in the underlayer include a high specific surface area group of ceramics such as alumina, silica, zirconia, silica alumina, zirconia alumina, titania alumina, zirconia titania alumina, magnesia alumina, silicon carbide, zeolite, and perovskite. Material can be applied.
更に、下地層としては、例えば、その表面に、多数の開気孔を有する基材を用いることができる。開気孔は、具体的には、セラミック結晶格子中の欠陥(酸素欠陥または格子欠陥)、セラミック表面の微細なクラック、セラミックを構成する元素の欠損のうち、少なくとも1種類からなり、複数種類を組み合わせて形成することもできる。アルミナの表面に形成される開気孔は、その直径や幅について特に限定されるものではないが、断熱部位を確実に形成するという観点からは、開気孔の直径又は幅が100nm以下で、できるだけ小さい方が好ましい。好ましくは、0.1〜100nmである。また、開気孔の深さについても特に限定されるものではないが、上記同様の観点から、開気孔の深さが0.05nm以上であることが好ましい。好ましくは、0.05〜100nmである。 Furthermore, as a base layer, the base material which has many open pores on the surface can be used, for example. Specifically, the open pores are composed of at least one of a defect (oxygen defect or lattice defect) in the ceramic crystal lattice, a fine crack on the ceramic surface, and a defect of the elements constituting the ceramic, and a combination of plural types. It can also be formed. The diameter and width of the open pores formed on the surface of the alumina are not particularly limited, but from the viewpoint of reliably forming the heat insulating portion, the diameter or width of the open pores is 100 nm or less and is as small as possible. Is preferred. Preferably, it is 0.1-100 nm. Further, the depth of the open pores is not particularly limited, but from the same viewpoint as described above, the depth of the open pores is preferably 0.05 nm or more. Preferably, it is 0.05 to 100 nm.
セラミックスの基材の表面に形成される開気孔のうち、結晶格子の欠陥には、酸素欠陥と格子欠陥(金属空格子点と格子歪)がある。酸素欠陥は、結晶格子を構成するための酸素が不足することにより生ずる欠陥である。また、格子欠陥は、セラミック結晶格子を構成するために必要な量以上の酸素を取り込むことにより生じる格子欠陥で、結晶格子の歪みや金属空格子点によって形成される。
これらの開気孔を有する基材を適用すると、触媒成分が担体に直接担持されてしまう可能性が高まるが、詳しくは後述する構成とすることにより、これを回避することができる。また、後述する構成とすることにより、下地層の内部に断熱部位を形成することができるという利点がある。
なお、本発明においては、開気孔を有さない基材を用いることもできる。
Among the open pores formed on the surface of the ceramic substrate, crystal lattice defects include oxygen defects and lattice defects (metal vacancies and lattice strain). The oxygen defect is a defect caused by a lack of oxygen for constituting the crystal lattice. A lattice defect is a lattice defect caused by taking in more oxygen than necessary to constitute a ceramic crystal lattice, and is formed by crystal lattice distortion or metal vacancies.
When the base material having these open pores is applied, the possibility that the catalyst component is directly supported on the carrier is increased. However, this can be avoided by adopting the configuration described later in detail. Moreover, there exists an advantage that a heat insulation site | part can be formed inside a base layer by setting it as the structure mentioned later.
In the present invention, a substrate having no open pores can also be used.
[触媒層]
触媒層6としては、触媒成分を含有する触媒を含むものであれば特に限定されるものではない。すなわち、触媒としては、例えば、触媒成分と、これを担持する高比表面積基材とを含むものを挙げることができる。
また、本発明において、「触媒成分を含む触媒」とは、触媒成分のみからなる粒子を含む意味に解釈しなければならない。
更に、触媒成分としては、例えば、主触媒成分や助触媒成分がある。
[Catalyst layer]
The
Further, in the present invention, the “catalyst including a catalyst component” should be interpreted to include particles composed of only the catalyst component.
Furthermore, examples of the catalyst component include a main catalyst component and a promoter component.
主触媒成分である触媒貴金属としては、例えば、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)などが好適に用いられ、その中の少なくとも1種類を必要に応じて使用することができる。また、助触媒成分を更に用いる場合には、助触媒成分の必要量を従来に比べて少なくすることができる。例えば、担体の外表面における助触媒成分の量を少なくすることができる。
助触媒成分としては、目的に応じて種々の成分を用いることができる。例えば、自動車用NOx吸着浄化触媒では、周囲の酸素濃度や温度の変動に応じてNOを吸着、脱離するNOx吸着成分が好適に用いられる。このような作用を有するNOx吸着成分の具体例としては、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)等のアルカリ土類金属元素やナトリウム(Na)等のアルカリ金属元素などを挙げることができる。また、例えば、自動車用三元触媒では、周囲の酸素濃度の変動に応じて酸素を吸放出する酸素吸蔵能成分が好適に用いられる。このような作用を有する酸素吸蔵能成分の具体例としては、セリウム(Ce)、イットリウム(Y)、プラセオジム(Pr)、ランタン(La)、ネオジム(Nd)などの希土類元素の酸化物、これらの任意の組み合わせに係る酸化物(固溶体)などを挙げることができる。
なお、主触媒成分として、貴金属以外の金属元素等を用いることができることは言うまでもない。
For example, platinum (Pt), rhodium (Rh), palladium (Pd) and the like are preferably used as the catalyst noble metal as the main catalyst component, and at least one of them can be used as necessary. Moreover, when using a promoter component further, the required amount of a promoter component can be decreased compared with the past. For example, the amount of the promoter component on the outer surface of the support can be reduced.
As the promoter component, various components can be used depending on the purpose. For example, in a NOx adsorption purification catalyst for automobiles, a NOx adsorption component that adsorbs and desorbs NO in accordance with changes in ambient oxygen concentration and temperature is preferably used. Specific examples of the NOx adsorption component having such an action include alkaline earth metal elements such as magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba), and alkali metals such as sodium (Na). An element etc. can be mentioned. In addition, for example, in an automobile three-way catalyst, an oxygen storage capacity component that absorbs and releases oxygen in accordance with fluctuations in ambient oxygen concentration is preferably used. Specific examples of the oxygen storage capacity component having such an action include oxides of rare earth elements such as cerium (Ce), yttrium (Y), praseodymium (Pr), lanthanum (La), neodymium (Nd), and the like. Examples thereof include oxides (solid solutions) according to any combination.
Needless to say, a metal element other than the noble metal can be used as the main catalyst component.
担体の開気孔は、焼成時にバインダ成分や造孔材が燃焼したり原料に含まれる成分が溶けた後に形成されるものである。また、基材の開気孔についても、製造工程や生成条件に起因するものである。
従って、このような触媒や基材の平均粒径を、基材や担体それぞれの開気孔の細孔径より大きくすることで、触媒と担体とが直接接触しない構成とすることができ、触媒成分での触媒反応により生じる熱が担体全体へ熱拡散することをより確実に抑制(遅延化)することができる。そして、触媒成分の早期活性化をより確実に促進することが可能となり、より優れた排ガス浄化性能を発揮し得る排ガス浄化触媒となる。
The open pores of the carrier are formed after the binder component or pore former is burned or the components contained in the raw material are dissolved during firing. Further, the open pores of the base material are also caused by the manufacturing process and generation conditions.
Therefore, by making the average particle diameter of such a catalyst or substrate larger than the pore diameter of the open pores of the substrate or carrier, the catalyst and the carrier can be configured not to come into direct contact. It is possible to more reliably suppress (delay) the heat generated by the catalytic reaction from spreading to the entire support. And it becomes possible to accelerate | stimulate early activation of a catalyst component more reliably, and it becomes an exhaust gas purification catalyst which can exhibit the more excellent exhaust gas purification performance.
(第1の実施形態)
図4は、本発明の第1の実施形態に係る排ガス浄化触媒の構造を模式的に示す拡大断面図である。なお、図4中の矢印Xはガス流れ方向を示す。また、図4中の担体は、ガス流路に挟まれた担体(セル壁)の厚みの1/2の部分を示しており、担体の表面側内部は、ガス流路に対峙する表面側から深さ1/2までの範囲ということになる。
(First embodiment)
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view schematically showing the structure of the exhaust gas purification catalyst according to the first embodiment of the present invention. In addition, the arrow X in FIG. 4 shows a gas flow direction. Further, the carrier in FIG. 4 shows a half of the thickness of the carrier (cell wall) sandwiched between the gas flow paths, and the inside of the surface side of the carrier is from the surface side facing the gas flow path. This is a range up to 1/2 the depth.
図4に示すように、本実施形態の排ガス浄化触媒1は、担体2と、担体2のガス流路側に形成された、触媒成分(図示せず。)を含有する触媒6aを含む触媒層6と、担体2と触媒層6との間に形成された、基材4aを含む下地層4とを具備する。
そして、本実施形態においては、担体2の表面側内部及び下地層の内部の双方に、空隙(v2、v4)を含む断熱部位(I2、I4)を有する。
As shown in FIG. 4, the exhaust
Then, in this embodiment, it has both the inner surface side internal and the underlayer of the
また、本実施形態においては、図4に示すように、下地層4を構成する基材4aとして開気孔を有するものを使用しており、下地層4の内部の断熱部位I4の空隙v4が、下地層4を構成する基材4aと開気孔の少なくとも一部が残るように配置された触媒6とで形成されている。
このような構造を形成し得る触媒としては、例えば、下地層や基材が有する開気孔の細孔径より粒径を粗大とした触媒成分自体や、下地層や基材が有する開気孔の細孔径より粒径を粗大にした高比表面積基材に触媒成分を担持したものを挙げることができる。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the
Examples of the catalyst capable of forming such a structure include, for example, the catalyst component itself having a particle diameter larger than the pore diameter of the open pores of the underlayer or the substrate, or the pore diameter of open pores of the underlayer or the substrate. The thing which carry | supported the catalyst component on the high specific surface area base material which made the particle size coarser can be mentioned.
更に、本実施形態においては、図4に示すように、担体2としてガス流路側に開気孔を有するものを使用しており、担体2の表面側内部の断熱部位I2の空隙v2が、担体2と開気孔のほぼ全部が残るように配置された基材4aとで形成されている。
このような構造を形成し得る基材としては、例えば、担体が有する開気孔に侵入しないようにアスペクト比が調整された基材を挙げることができる。
具体的には、板状、鱗片状などの形状をした基材であり、短辺の長さ(大きさ)を開気孔の最大細孔径より大きくしたものを挙げることができる。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 4, a
Examples of the substrate that can form such a structure include a substrate whose aspect ratio is adjusted so as not to enter the open pores of the carrier.
Specifically, it is a base material having a plate-like shape, a scale-like shape, or the like, and the length (size) of the short side is larger than the maximum pore diameter of the open pores.
このような構成とすることにより、触媒成分での触媒反応により生じる熱が担体全体へ熱拡散することをより確実に抑制(遅延化)することができる。そして、触媒成分の早期活性化をより確実に促進することが可能となり、より優れた排ガス浄化性能を発揮し得る排ガス浄化触媒となる。 By adopting such a configuration, it is possible to more reliably suppress (delay) the heat generated by the catalytic reaction at the catalyst component from being diffused to the entire support. And it becomes possible to accelerate | stimulate early activation of a catalyst component more reliably, and it becomes an exhaust gas purification catalyst which can exhibit the more excellent exhaust gas purification performance.
(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態に係る排ガス浄化触媒の構造を模式的に示す拡大断面図である。なお、上記実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view schematically showing the structure of the exhaust gas purifying catalyst according to the second embodiment of the present invention. In addition, about the thing equivalent to what was demonstrated in the said embodiment, the code | symbol same as them is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図5に示すように、本実施形態の排ガス浄化触媒1は、下地層4を構成する基材4aとして、担体2が有する開気孔を塞ぐことができる粗大なものが適用されているという相違点を有している。つまり、担体2の表面側内部の断熱部位I2の空隙v2が、担体2と開気孔の一部が残るように配置された基材4aとで形成されているという相違点を有している。
As shown in FIG. 5, the exhaust
このような構成とすることによっても、触媒成分での触媒反応により生じる熱が担体全体へ熱拡散することをより確実に抑制(遅延化)することができる。そして、触媒成分の早期活性化をより確実に促進することが可能となり、優れた排ガス浄化性能を発揮し得る排ガス浄化触媒となる。 Even with such a configuration, it is possible to more reliably suppress (delay) the heat generated by the catalytic reaction at the catalyst component from being diffused to the entire support. And it becomes possible to accelerate | stimulate early activation of a catalyst component more reliably, and it becomes an exhaust gas purification catalyst which can exhibit the outstanding exhaust gas purification performance.
(従来の形態)
図6は、従来の形態に係る排ガス浄化触媒の構成を模式的に示す断面図である。なお、上記実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
(Conventional form)
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an exhaust gas purification catalyst according to a conventional form. In addition, about the thing equivalent to what was demonstrated in the said embodiment, the code | symbol same as them is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図6に示すように、従来の形態の排ガス浄化触媒1は、下地層を有しておらず、更に担体2の表面側内部に、空隙を含む有意な断熱部位を有していないという相違点を有するものである。
このような構成であるため、触媒成分での触媒反応により生じる熱が担体全体へ熱拡散してしまい、触媒成分の早期活性化を実現することが困難となる。
As shown in FIG. 6, the exhaust
With such a configuration, the heat generated by the catalytic reaction at the catalyst component is thermally diffused throughout the carrier, making it difficult to achieve early activation of the catalyst component.
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
まず、担体を作製した。コーディエライト原料として、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウムを使用し、Si源の5%をW、同じくSi源の5%をCoに置換して、コーディエライトの理論組成点付近となるように調製した。次いで、この原料に、バインダ、潤滑剤、保湿剤及び水分を適量添加し、混練して、セル壁100μm、セル密度400cpsi(1平方インチ当たりのセル個数)、直径50mmのハニカム形状に成形した。しかる後、得られたハニカム成形体を、大気雰囲気、1260℃で焼成して、ガス流路側に細孔径4μmの開気孔を有するコーディエライトハニカム構造体よりなるセラミックス担体を得た。
Example 1
First, a carrier was prepared. As the cordierite raw material, talc, kaolin, alumina, and aluminum hydroxide are used, and 5% of the Si source is replaced with W, and 5% of the Si source is replaced with Co. It was prepared as follows. Next, appropriate amounts of a binder, a lubricant, a humectant, and moisture were added to the raw material and kneaded to form a honeycomb shape having a cell wall of 100 μm, a cell density of 400 cpsi (number of cells per square inch), and a diameter of 50 mm. Thereafter, the obtained honeycomb formed body was fired at 1260 ° C. in an air atmosphere to obtain a ceramic carrier made of a cordierite honeycomb structure having open pores having a pore diameter of 4 μm on the gas flow path side.
次に、セラミックス担体に、コーディエライトより熱伝導率が低い下地層を形成した。基材として、比表面積が200m2/gであり、短辺の大きさが5μmの板状のアルミナ粉末を使用した。この粉末に、バインダと、水分とを適量添加し、混合して、下地層スラリを作成した。次いで、担体に下地層スラリを塗布し、余分なスラリを取り除いた後、乾燥させ、大気雰囲気、600℃で焼成して、下地層を形成した。 Next, an underlayer having a lower thermal conductivity than cordierite was formed on the ceramic support. As the substrate, plate-like alumina powder having a specific surface area of 200 m 2 / g and a short side of 5 μm was used. An appropriate amount of a binder and moisture were added to this powder and mixed to prepare an underlayer slurry. Next, an underlayer slurry was applied to the carrier, excess slurry was removed, dried, and fired at 600 ° C. in an air atmosphere to form an underlayer.
次に、下地層を形成したセラミックス担体に、触媒層を形成した。触媒として白金担持アルミナ(平均粒径:3μm)を使用した。この触媒に、バインダと、水分とを適量添加し、混合して、触媒層(中層)スラリを作成した。次いで、担体に触媒層(中層)スラリを塗布し、余分なスラリを取り除いた後、乾燥させ、大気雰囲気、600℃で焼成して、触媒層(中層)を形成した。更に、触媒として白金・ロジウム担持アルミナ(平均粒径:2μm)を使用した。この触媒に、バインダと、水分とを適量添加し、混合して、触媒層(表層)スラリを作成した。次いで、担体に触媒層(表層)スラリを塗布し、余分なスラリを取り除いた後、乾燥させ、大気雰囲気、600℃で焼成して、触媒層(表層)を形成して、図4に示すような、本例の排ガス浄化触媒を得た。 Next, a catalyst layer was formed on the ceramic carrier on which the base layer was formed. Platinum-supported alumina (average particle size: 3 μm) was used as a catalyst. An appropriate amount of a binder and moisture were added to the catalyst and mixed to prepare a catalyst layer (middle layer) slurry. Next, a catalyst layer (intermediate layer) slurry was applied to the support, and after removing excess slurry, the slurry was dried and baked at 600 ° C. in an air atmosphere to form a catalyst layer (intermediate layer). Furthermore, platinum / rhodium supported alumina (average particle size: 2 μm) was used as a catalyst. An appropriate amount of binder and moisture were added to the catalyst and mixed to prepare a catalyst layer (surface layer) slurry. Next, a catalyst layer (surface layer) slurry is applied to the carrier, and after removing excess slurry, the slurry is dried and fired at 600 ° C. in an air atmosphere to form a catalyst layer (surface layer), as shown in FIG. The exhaust gas purification catalyst of this example was obtained.
(実施例2)
まず、担体を作製した。コーディエライト原料として、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウムを使用し、Si源の5%をW、同じくSi源の5%をCoに置換して、コーディエライトの理論組成点付近となるように調製した。次いで、この原料に、バインダ、潤滑剤、保湿剤及び水分を適量添加し、混練して、セル壁100μm、セル密度400cpsi(1平方インチ当たりのセル個数)、直径50mmのハニカム形状に成形した。しかる後、得られたハニカム成形体を、大気雰囲気、1260℃で焼成して、ガス流路側に細孔径4μmの開気孔を有するコーディエライトハニカム構造体よりなるセラミックス担体を得た。
(Example 2)
First, a carrier was prepared. As the cordierite raw material, talc, kaolin, alumina, and aluminum hydroxide are used, and 5% of the Si source is replaced with W, and 5% of the Si source is replaced with Co. It was prepared as follows. Next, appropriate amounts of a binder, a lubricant, a humectant, and moisture were added to the raw material and kneaded to form a honeycomb shape having a cell wall of 100 μm, a cell density of 400 cpsi (number of cells per square inch), and a diameter of 50 mm. Thereafter, the obtained honeycomb formed body was fired at 1260 ° C. in an air atmosphere to obtain a ceramic carrier made of a cordierite honeycomb structure having open pores having a pore diameter of 4 μm on the gas flow path side.
次に、セラミックス担体に、コーディエライトより熱伝導率が低い下地層を形成した。基材として、比表面積が200m2/gであり、平均粒径が3μmの粒状のアルミナ粉末を使用した。この粉末に、造孔材としての活性炭(平均粒径:2μm)と、バインダと、水分とを適量添加し、混合して、下地層スラリを作成した。次いで、担体に下地層スラリを塗布し、余分なスラリを取り除いた後、乾燥させ、大気雰囲気、600℃で焼成して、下地層を形成した。
なお、本例の下地層の開気孔の細孔径は2μmであった。
Next, an underlayer having a lower thermal conductivity than cordierite was formed on the ceramic support. As the substrate, granular alumina powder having a specific surface area of 200 m 2 / g and an average particle diameter of 3 μm was used. An appropriate amount of activated carbon (average particle diameter: 2 μm), a binder, and moisture as a pore former were added to this powder and mixed to prepare an underlayer slurry. Next, an underlayer slurry was applied to the carrier, excess slurry was removed, dried, and fired at 600 ° C. in an air atmosphere to form an underlayer.
In addition, the pore diameter of the open pores of the underlayer of this example was 2 μm.
次に、下地層を形成したセラミックス担体に、触媒層を形成した。触媒として白金担持アルミナ(平均粒径:3μm)を使用した。この触媒に、バインダと、水分とを適量添加し、混合して、触媒層(中層)スラリを作成した。次いで、担体に触媒層(中層)スラリを塗布し、余分なスラリを取り除いた後、乾燥させ、大気雰囲気、600℃で焼成して、触媒層(中層)を形成した。更に、触媒として白金・ロジウム担持アルミナ(平均粒径:3μm)を使用した。この触媒に、バインダと、水分とを適量添加し、混合して、触媒層(表層)スラリを作成した。次いで、担体に触媒層(表層)スラリを塗布し、余分なスラリを取り除いた後、乾燥させ、大気雰囲気、600℃で焼成して、触媒層(表層)を形成して、図5に示すような、本例の排ガス浄化触媒を得た。 Next, a catalyst layer was formed on the ceramic carrier on which the base layer was formed. Platinum-supported alumina (average particle size: 3 μm) was used as a catalyst. An appropriate amount of a binder and moisture were added to the catalyst and mixed to prepare a catalyst layer (middle layer) slurry. Next, a catalyst layer (intermediate layer) slurry was applied to the support, and after removing excess slurry, the slurry was dried and baked at 600 ° C. in an air atmosphere to form a catalyst layer (intermediate layer). Furthermore, platinum / rhodium supported alumina (average particle size: 3 μm) was used as a catalyst. An appropriate amount of binder and moisture were added to the catalyst and mixed to prepare a catalyst layer (surface layer) slurry. Next, a catalyst layer (surface layer) slurry is applied to the carrier, and after removing excess slurry, the slurry is dried and baked at 600 ° C. in an air atmosphere to form a catalyst layer (surface layer), as shown in FIG. The exhaust gas purification catalyst of this example was obtained.
(実施例3)
まず、担体を作製した。コーディエライト原料として、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウムを使用し、Si源の5%をW、同じくSi源の5%をCoに置換して、コーディエライトの理論組成点付近となるように調製した。次いで、この原料に、バインダ、潤滑剤、保湿剤及び水分を適量添加し、混練して、セル壁100μm、セル密度400cpsi(1平方インチ当たりのセル個数)、直径50mmのハニカム形状に成形した。しかる後、得られたハニカム成形体を、大気雰囲気、1260℃で焼成して、コーディエライトハニカム構造体よりなるセラミックス担体を得た。
(Example 3)
First, a carrier was prepared. As the cordierite raw material, talc, kaolin, alumina, and aluminum hydroxide are used, and 5% of the Si source is replaced with W, and 5% of the Si source is replaced with Co. It was prepared as follows. Next, appropriate amounts of a binder, a lubricant, a humectant, and moisture were added to the raw material and kneaded to form a honeycomb shape having a cell wall of 100 μm, a cell density of 400 cpsi (number of cells per square inch), and a diameter of 50 mm. Thereafter, the obtained honeycomb formed body was fired at 1260 ° C. in an air atmosphere to obtain a ceramic carrier made of a cordierite honeycomb structure.
次に、セラミックス担体に、コーディエライトより熱伝導率が低い下地層を形成した。基材として、比表面積が200m2/gであり、平均粒径が5μmの粒状のアルミナ粉末を使用した。この粉末に、バインダと、水分とを適量添加し、混合して、下地層スラリを作成した。次いで、担体に下地層スラリを塗布し、余分なスラリを取り除いた後、乾燥させ、大気雰囲気、600℃で焼成して、下地層を形成した。
なお、本例の下地層の開気孔の細孔径は2μmであった。
Next, an underlayer having a lower thermal conductivity than cordierite was formed on the ceramic support. As the substrate, granular alumina powder having a specific surface area of 200 m 2 / g and an average particle diameter of 5 μm was used. An appropriate amount of a binder and moisture were added to this powder and mixed to prepare an underlayer slurry. Next, an underlayer slurry was applied to the carrier, excess slurry was removed, dried, and fired at 600 ° C. in an air atmosphere to form an underlayer.
In addition, the pore diameter of the open pores of the underlayer of this example was 2 μm.
次に、下地層を形成したセラミックス担体に、触媒層を形成した。触媒として白金担持アルミナ(平均粒径:3μm)を使用した。この触媒に、バインダと、水分とを適量添加し、混合して、触媒層(中層)スラリを作成した。次いで、担体に触媒層(中層)スラリを塗布し、余分なスラリを取り除いた後、乾燥させ、大気雰囲気、600℃で焼成して、触媒層(中層)を形成した。更に、触媒として白金・ロジウム担持アルミナ(平均粒径:3μm)を使用した。この触媒に、バインダと、水分とを適量添加し、混合して、触媒層(表層)スラリを作成した。次いで、担体に触媒層(表層)スラリを塗布し、余分なスラリを取り除いた後、乾燥させ、大気雰囲気、600℃で焼成して、触媒層(表層)を形成して、本例の排ガス浄化触媒を得た。 Next, a catalyst layer was formed on the ceramic carrier on which the base layer was formed. Platinum-supported alumina (average particle size: 3 μm) was used as a catalyst. An appropriate amount of a binder and moisture were added to the catalyst and mixed to prepare a catalyst layer (middle layer) slurry. Next, a catalyst layer (intermediate layer) slurry was applied to the support, and after removing excess slurry, the slurry was dried and baked at 600 ° C. in an air atmosphere to form a catalyst layer (intermediate layer). Furthermore, platinum / rhodium supported alumina (average particle size: 3 μm) was used as a catalyst. An appropriate amount of binder and moisture were added to the catalyst and mixed to prepare a catalyst layer (surface layer) slurry. Next, the catalyst layer (surface layer) slurry is applied to the carrier, and after removing the excess slurry, it is dried and baked at 600 ° C. in an air atmosphere to form a catalyst layer (surface layer). A catalyst was obtained.
(比較例1)
実施例1で得たセラミックス担体に、触媒層を形成した。触媒として白金及びロジウムを使用した。具体的には、上記実施例と同濃度となるように、塩化白金酸のエタノール溶液に浸漬し、余分な溶液を取り除いた後、乾燥させ、大気雰囲気、600℃で焼き付けて金属化させ、次いで、塩化白金酸及び塩化ロジウムのエタノ−ル溶液に浸漬し、余分な溶液を取り除いた後、乾燥させ、大気雰囲気、600℃で焼き付けて金属化させて、図6に示すような、本例の排ガス浄化触媒を得た。
(Comparative Example 1)
A catalyst layer was formed on the ceramic support obtained in Example 1. Platinum and rhodium were used as catalysts. Specifically, it is immersed in an ethanol solution of chloroplatinic acid so as to have the same concentration as in the above examples, and after removing the excess solution, it is dried and baked at 600 ° C. in the atmospheric air to be metallized, After immersing in an ethanol solution of chloroplatinic acid and rhodium chloride and removing the excess solution, it was dried and baked at 600 ° C. in an air atmosphere to be metallized. As shown in FIG. An exhaust gas purification catalyst was obtained.
[性能評価]
上記各例の排ガス浄化触媒について、下記条件下、各触媒入口ガス温度におけるNOx転化率を測定した。得られた結果のうち実施例1及び比較例1の結果を図7に示す。また、実施例1及び比較例1の排ガス浄化触媒の断面の走査型電子顕微鏡写真(倍率:200倍)(a)及び走査型電子顕微鏡写真(倍率:2000倍)(b)を図8及び図9に示す。
[Performance evaluation]
With respect to the exhaust gas purifying catalyst of each of the above examples, the NOx conversion rate at each catalyst inlet gas temperature was measured under the following conditions. Of the obtained results, the results of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIG. Moreover, the scanning electron micrograph (magnification: 200 times) (a) and the scanning electron micrograph (magnification: 2000 times) (b) of the cross section of the exhaust gas purification catalyst of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIGS. 9 shows.
(評価条件)
・触媒容量:150g/L
・流速 :GHSV=70000hr−1
・触媒温度:300〜450℃
・ガス組成:ガソリン排ガス組成(=理論空燃比燃焼時排ガス組成)
(Evaluation conditions)
・ Catalyst capacity: 150 g / L
・ Flow rate: GHSV = 70000 hr −1
Catalyst temperature: 300-450 ° C
-Gas composition: Gasoline exhaust gas composition (= exhaust gas composition during stoichiometric air-fuel ratio combustion)
図7より、本発明の範囲に属する実施例1は、断熱部位として機能する空隙(空気溜まり)を下地層や担体の表面側内部に有するため、特に担体の表面側内部に大きな空気溜まりからなる断熱部位を有するため、断熱部位を有さない本発明外の比較例1と比較して、早期活性化が促進されていることが分かる。
これは、図8及び図9の走査型電子顕微鏡写真の観察結果からも明らかである。
また、下地層の熱伝導率を担体の構成成分の熱伝導率より小さくしたためとも考えられる(これは実施例2や実施例3についても同様です。)。
なお、図示しないが、実施例2及び実施例3は、実施例1よりは早期活性化が促進され難いが、比較例1よりは明らかに早期活性化が促進されていることが分かった。これは、実施例2が、断熱部位として機能する空隙(空気溜まり)を下地層や担体の表面側内部に有する一方、実施例3が、断熱部位として機能する空隙(空気溜まり)を担体の表面側内部に有さないためと考えられる。
As shown in FIG. 7, Example 1 belonging to the scope of the present invention has a void (air reservoir) functioning as a heat insulating portion inside the surface of the base layer and the carrier, and therefore, it comprises a large air reservoir especially on the surface side inside the carrier. Since it has a heat insulation part, it turns out that early activation is accelerated | stimulated compared with the comparative example 1 outside this invention which does not have a heat insulation part.
This is also clear from the observation results of the scanning electron micrographs of FIGS.
It is also considered that the thermal conductivity of the underlayer is made smaller than the thermal conductivity of the constituent components of the carrier (the same applies to Example 2 and Example 3).
In addition, although not shown in figure, Example 2 and Example 3 understood that early activation was promoted clearly rather than Comparative Example 1 although early activation was harder to promote than Example 1. This is because Example 2 has voids (air pockets) functioning as heat insulation sites inside the surface of the base layer and the carrier, while Example 3 has voids (air pools) functioning as heat insulation sites on the surface of the carrier. This is probably because it is not inside the side.
以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated with some embodiment and an Example, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of this invention.
例えば、上述した各実施形態及び各実施例に記載した構成は、各実施形態毎に限定されるものではなく、例えば空隙やそれを構成する開気孔や基材、触媒の細部を変更したり、各実施形態の構成を上述した各実施形態以外の組み合わせにしたりすることができる。 For example, the configuration described in each embodiment and each example described above is not limited to each embodiment, for example, to change the details of the voids, the open pores and the base material constituting the void, The configuration of each embodiment may be a combination other than the above-described embodiments.
1 排ガス浄化触媒
2 担体
2a ガス流路
4 下地層
4a 基材
6 触媒層
6a 触媒
I2,I4 断熱部位
V2,V4 空隙
1 exhaust
Claims (5)
上記担体のガス流路側に形成された、触媒成分を含有する触媒を含む触媒層と、
上記担体と上記触媒層との間に形成された、基材を含む下地層と
を具備し、
上記担体の表面側内部及び上記下地層の内部の少なくとも一方に、空隙を含む断熱部位を有する
ことを特徴とする排ガス浄化触媒。 A carrier comprising a gas flow path;
A catalyst layer containing a catalyst containing a catalyst component, formed on the gas flow path side of the carrier;
A base layer including a base material formed between the carrier and the catalyst layer;
An exhaust gas purifying catalyst comprising a heat insulating portion including a void in at least one of the inside of the surface of the carrier and the inside of the underlayer.
上記下地層内部の断熱部位の空隙が、上記下地層と上記開気孔の少なくとも一部が残るように配置された触媒とで形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化触媒。 The base layer has open pores on the gas flow path side,
2. The exhaust gas purification catalyst according to claim 1, wherein the space in the heat insulating portion inside the base layer is formed by the base layer and a catalyst arranged so that at least a part of the open pores remains. .
上記担体の表面側内部の断熱部位の空隙が、上記担体と上記開気孔の少なくとも一部が残るように配置された基材とで形成されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化触媒。 The carrier has open pores on the gas flow path side,
The space in the heat insulating portion inside the surface of the carrier is formed by the carrier and a base material arranged so that at least a part of the open pores remains. Exhaust gas purification catalyst.
λPC≦λCC…(1)
(式(1)中、λPCは下地層の熱伝導率、λCCは担体の構成成分の熱伝導率を示す。) The relationship between the thermal conductivity of the underlayer and the thermal conductivity of the constituent components of the carrier satisfies the relationship of the following formula (1), according to any one of claims 1 to 3. Exhaust gas purification catalyst.
λ PC ≦ λ CC (1)
(In formula (1), λ PC represents the thermal conductivity of the underlayer, and λ CC represents the thermal conductivity of the constituent components of the carrier.)
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| JP2011222442A Active JP5858221B2 (en) | 2011-10-07 | 2011-10-07 | Exhaust gas purification catalyst |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP5858221B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018103124A (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 株式会社キャタラー | Catalyst for exhaust purification |
| JP2020517456A (en) * | 2017-04-24 | 2020-06-18 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーJohnson Matthey Public Limited Company | Passive NOx adsorber |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002095968A (en) * | 2000-09-26 | 2002-04-02 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas purification catalyst |
| JP2002119870A (en) * | 2000-10-16 | 2002-04-23 | Ibiden Co Ltd | Catalyst for purifying exhaust gas |
-
2011
- 2011-10-07 JP JP2011222442A patent/JP5858221B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002095968A (en) * | 2000-09-26 | 2002-04-02 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas purification catalyst |
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| JP2020517456A (en) * | 2017-04-24 | 2020-06-18 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーJohnson Matthey Public Limited Company | Passive NOx adsorber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5858221B2 (en) | 2016-02-10 |
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