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JP2019173583A - Exhaust emission control device for vehicle - Google Patents

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JP2019173583A
JP2019173583A JP2018059556A JP2018059556A JP2019173583A JP 2019173583 A JP2019173583 A JP 2019173583A JP 2018059556 A JP2018059556 A JP 2018059556A JP 2018059556 A JP2018059556 A JP 2018059556A JP 2019173583 A JP2019173583 A JP 2019173583A
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exhaust gas
microwave
gas purification
catalyst
noble metal
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JP2018059556A
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Japanese (ja)
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教夫 石川
Michio Ishikawa
教夫 石川
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】加熱効率と高温での排ガス浄化率の両方を向上させた車両用排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】基材と基材にコートされているマイクロ波吸収材及び貴金属担持触媒を含むコート層とを有する排ガス浄化触媒と、排ガスの流れ方向に対して排ガス浄化触媒の前方に位置するマイクロ波吸収材を加熱するためのマイクロ波発生装置と、を備える車両用排ガス浄化装置であって、マイクロ波吸収材が、炭化ケイ素(SiC)を含み、貴金属担持触媒が、白金(Pt)、パラジウム(Pd)及びロジウム(Rh)からなる群から選択される少なくとも1種を含み、コート層が、酸化ニッケル(NiO)及び/又は酸化クロム(III)(Cr2O3)をさらに含む前記車両用排ガス浄化装置に関する。【選択図】図4An exhaust gas purifying apparatus for a vehicle is provided that improves both the heating efficiency and the exhaust gas purification rate at a high temperature. An exhaust gas purifying catalyst having a base material and a coating layer containing a microwave absorbing material and a noble metal-supported catalyst coated on the base material, and a microwave positioned in front of the exhaust gas purifying catalyst with respect to a flow direction of the exhaust gas. An exhaust gas purifying apparatus for a vehicle, comprising: a microwave generator for heating a microwave absorbing material, wherein the microwave absorbing material includes silicon carbide (SiC), and the noble metal-supported catalyst is platinum (Pt), palladium. The exhaust gas purifying apparatus for a vehicle, including at least one selected from the group consisting of (Pd) and rhodium (Rh), wherein the coat layer further includes nickel oxide (NiO) and / or chromium (III) oxide (Cr2O3). About. [Selection diagram] FIG.

Description

本発明は、車両用排ガス浄化装置、特にマイクロ波吸収材及び貴金属担持触媒を含む排ガス浄化触媒とマイクロ波発生装置とを備える車両用排ガス浄化装置に関するものである。   The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for a vehicle, and more particularly to an exhaust gas purifying apparatus for a vehicle including an exhaust gas purifying catalyst including a microwave absorber and a noble metal-supported catalyst and a microwave generator.

自動車などの内燃機関から排出される排ガスには、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)などの有害成分が含まれており、これらの有害成分は排ガス浄化触媒によって浄化されてから大気中に放出されている。   Exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobiles contains harmful components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx). These harmful components are exhaust gas purification catalysts. It is discharged into the atmosphere after being purified by

有害成分を浄化するために必要な排ガス浄化触媒の温度は、一般に200℃以上である。そのため、排ガス浄化触媒の加熱には、排ガスの熱が利用される。   The temperature of the exhaust gas purification catalyst necessary for purifying harmful components is generally 200 ° C. or higher. Therefore, the heat of the exhaust gas is used for heating the exhaust gas purification catalyst.

しかしながら、エンジンのコールドスタート直後など、排ガス浄化触媒の温度が浄化に必要な温度に達していない場合には、排ガス浄化触媒の活性が不十分であり、未浄化の有害成分(冷間エミッションともいう)が環境中に排出されてしまう恐れがある。また、近年の環境性能を考慮した自動車では、エンジンの高熱効率化、低燃費化に伴い、排ガス温度を低下させる傾向にあり、このため、排ガスの熱を利用しても、排ガス浄化触媒の温度を浄化に必要な温度まで加熱できない場合がある。   However, when the temperature of the exhaust gas purification catalyst does not reach the temperature required for purification, such as immediately after a cold start of the engine, the activity of the exhaust gas purification catalyst is insufficient, and unpurified harmful components (also called cold emission) ) May be discharged into the environment. In addition, automobiles that take environmental performance into account in recent years tend to lower the exhaust gas temperature as the engine becomes more thermal efficient and fuel-efficient, so even if the exhaust gas heat is used, the temperature of the exhaust gas purification catalyst May not be heated to the temperature required for purification.

このような問題を解決するため、例えば、特許文献1には、マイクロ波が照射され、且つ、内部に形成された複数の孔を介して排気ガスを流通させる基材の当該孔の内面に設けられる排気ガス浄化用の触媒材料であって、マイクロ波を吸収して発熱することが可能な磁性酸化物粒子と、前記磁性酸化物粒子の表面を被覆する触媒担持コート材と、を有し、前記触媒担持コート材は、触媒担持酸化物と、前記触媒担持酸化物に担持されたPt、Pd、Rhのうち少なくとも一種と、を有することを特徴とするマイクロ波加熱用触媒材料が開示されており、マイクロ波加熱用触媒材料としては三元触媒が例示されており、さらに、磁性酸化物粒子において、自律的にマイクロ波による加熱が停止するキュリー温度を規定することにより、貴金属粒子のシンタリングによる触媒性能の劣化を抑制することが記載されている。   In order to solve such a problem, for example, Patent Document 1 is provided on the inner surface of a hole of a base material that is irradiated with microwaves and circulates exhaust gas through a plurality of holes formed inside. A catalyst material for purifying exhaust gas, comprising magnetic oxide particles that can generate heat by absorbing microwaves, and a catalyst-supporting coating material that covers the surface of the magnetic oxide particles, A catalyst material for microwave heating is disclosed, wherein the catalyst-supporting coating material includes a catalyst-supporting oxide and at least one of Pt, Pd, and Rh supported on the catalyst-supporting oxide. In addition, a three-way catalyst is exemplified as a catalyst material for microwave heating, and further, in the magnetic oxide particles, by prescribing a Curie temperature at which heating by microwaves stops autonomously, noble metal particles It is described to suppress the deterioration of catalyst performance due to sintering.

特開2016−187766号公報JP, 2006-187766, A

しかしながら、特許文献1などの従来技術では、マイクロ波を効果的に吸収して発熱させる観点から改善の余地があった。   However, the conventional techniques such as Patent Document 1 have room for improvement from the viewpoint of effectively absorbing microwaves and generating heat.

したがって、本発明は、加熱効率と高温での排ガス浄化率の両方を向上させた車両用排ガス浄化装置を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle exhaust gas purification device that improves both the heating efficiency and the exhaust gas purification rate at a high temperature.

暖機性向上のためのマイクロ波発生(加熱)装置を搭載したエンジンにおいて、炭化ケイ素(SiC)は、誘電損率が高く、マイクロ波の吸収特性に優れており、さらに、高温排ガス中においてもマイクロ波吸収の劣化が小さいため、排ガス浄化触媒のマイクロ波吸収材として使用される。   In an engine equipped with a microwave generation (heating) device for improving warm-up performance, silicon carbide (SiC) has a high dielectric loss factor, excellent microwave absorption characteristics, and even in high-temperature exhaust gas. Since deterioration of microwave absorption is small, it is used as a microwave absorber for exhaust gas purification catalysts.

図1に、各材料(25g)にマイクロ波(500W、10秒)を照射した場合の各材料の上昇温度(昇温)を示す。図1より、例えば酸化鉄(Fe)は、マイクロ波照射によって大きな昇温効果を示すものの、500℃になると、その昇温効果は低下してしまう。これに対し、SiCは、高温排ガス中においても良好な昇温効果を維持する。 FIG. 1 shows the temperature rise (temperature rise) of each material when each material (25 g) is irradiated with microwaves (500 W, 10 seconds). From FIG. 1, for example, iron oxide (Fe 3 O 4 ) exhibits a large temperature rising effect by microwave irradiation, but when the temperature reaches 500 ° C., the temperature rising effect decreases. On the other hand, SiC maintains a good temperature rising effect even in high temperature exhaust gas.

しかしながら、排ガス浄化触媒に含まれるSiCは、900℃以上の高温で実機耐久試験を実施した場合に、貴金属を被毒劣化し、排ガス浄化触媒の性能を大幅に低下させることが判明した。   However, it has been found that SiC contained in the exhaust gas purification catalyst deteriorates the performance of the exhaust gas purification catalyst by poisoning and degrading noble metals when an actual machine durability test is performed at a high temperature of 900 ° C. or higher.

そこで、本発明者は、前記課題を解決するための手段を種々検討した結果、マイクロ波により加熱を行う排ガス浄化触媒を備える車両用排ガス浄化装置において、マイクロ波吸収材としてSiCを使用する場合に、SiCと共に、遷移金属酸化物である酸化ニッケル(NiO)及び/又は酸化クロム(III)(Cr)を使用することによって、貴金属、特にパラジウム(Pd)及び/又はロジウム(Rh)の被毒劣化を抑制できることを見出し、本発明を完成した。 Therefore, as a result of examining various means for solving the above problems, the inventor of the present invention uses a SiC as a microwave absorber in a vehicle exhaust gas purification apparatus including an exhaust gas purification catalyst that performs heating by microwaves. By using the transition metal oxides nickel oxide (NiO) and / or chromium (III) oxide (Cr 2 O 3 ) with SiC, noble metals, especially palladium (Pd) and / or rhodium (Rh) The inventors have found that poisoning deterioration can be suppressed and completed the present invention.

すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
(1)基材と基材にコートされているマイクロ波吸収材及び貴金属担持触媒を含むコート層とを有する排ガス浄化触媒と、
排ガスの流れ方向に対して排ガス浄化触媒の前方に位置するマイクロ波吸収材を加熱するためのマイクロ波発生装置と、
を備える車両用排ガス浄化装置であって、
マイクロ波吸収材が、炭化ケイ素(SiC)を含み、
貴金属担持触媒が、白金(Pt)、パラジウム(Pd)及びロジウム(Rh)からなる群から選択される少なくとも1種を含み、
コート層が、酸化ニッケル(NiO)及び/又は酸化クロム(III)(Cr)をさらに含む前記車両用排ガス浄化装置。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) An exhaust gas purification catalyst having a base material and a coating layer containing a microwave absorbing material and a noble metal-supported catalyst coated on the base material;
A microwave generator for heating the microwave absorber located in front of the exhaust gas purification catalyst with respect to the flow direction of the exhaust gas;
An exhaust gas purification apparatus for a vehicle comprising:
The microwave absorber comprises silicon carbide (SiC);
The noble metal-supported catalyst includes at least one selected from the group consisting of platinum (Pt), palladium (Pd), and rhodium (Rh);
The vehicle exhaust gas purification apparatus, wherein the coating layer further includes nickel oxide (NiO) and / or chromium oxide (III) (Cr 2 O 3 ).

本発明により、加熱効率と高温での排ガス浄化率の両方を向上させた車両用排ガス浄化装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a vehicle exhaust gas purification device that improves both the heating efficiency and the exhaust gas purification rate at a high temperature.

各材料(25g)にマイクロ波(500W、10秒)を照射した場合の各材料の上昇温度(昇温)を示す図である。It is a figure which shows the raise temperature (temperature rise) of each material at the time of irradiating each material (25g) with a microwave (500W, 10 second). 本発明の車両用排ガス浄化装置の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the exhaust gas purification apparatus for vehicles of this invention. 実施例1及び2並びに比較例1〜5の昇温結果を示す図である。It is a figure which shows the temperature rising result of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1-5. 実施例1及び2並びに比較例1〜5のCO吸着量を示す図である。It is a figure which shows CO adsorption amount of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1-5.

以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
本明細書では、適宜図面を参照して本発明の特徴を説明する。図面では、明確化のために各部の寸法及び形状を誇張しており、実際の寸法及び形状を正確に描写してはいない。それ故、本発明の技術的範囲は、これら図面に表された各部の寸法及び形状に限定されるものではない。なお、本発明の車両用排ガス浄化装置は、下記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良などを施した種々の形態にて実施することができる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
In the present specification, features of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. In the drawings, the size and shape of each part are exaggerated for clarity, and the actual size and shape are not accurately depicted. Therefore, the technical scope of the present invention is not limited to the size and shape of each part shown in these drawings. The vehicle exhaust gas purification apparatus of the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications and improvements can be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Can be implemented.

本発明は、基材と基材にコートされているマイクロ波吸収材及び貴金属担持触媒を含むコート層とを有する排ガス浄化触媒と、排ガスの流れ方向に対して排ガス浄化触媒の前方に位置するマイクロ波吸収材を加熱するためのマイクロ波発生装置と、を備える車両用排ガス浄化装置であって、マイクロ波吸収材が、炭化ケイ素(SiC)を含み、貴金属担持触媒が、白金(Pt)、パラジウム(Pd)及びロジウム(Rh)からなる群から選択される少なくとも1種を含み、コート層が、酸化ニッケル(NiO)及び/又は酸化クロム(III)(Cr)をさらに含む前記車両用排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst having a base material and a coating layer containing a microwave absorber and a noble metal-supported catalyst coated on the base material, and a micro located in front of the exhaust gas purification catalyst with respect to the flow direction of the exhaust gas. An exhaust gas purifying device for a vehicle comprising a microwave generator for heating a wave absorber, wherein the microwave absorber includes silicon carbide (SiC), and the noble metal-supported catalyst is platinum (Pt), palladium The vehicle includes at least one selected from the group consisting of (Pd) and rhodium (Rh), and the coating layer further includes nickel oxide (NiO) and / or chromium (III) oxide (Cr 2 O 3 ). The present invention relates to an exhaust gas purification device.

本発明において、基材とは、コート層が塗布される材料であり、例えば、限定されないが、公知のハニカム形状を有する基材、例えば、ハニカム形状のモノリス基材でセル形状は六角や四角などである。このような基材の材質は、マイクロ波を反射してしまう金属以外で、セラミックス、例えば、コーディエライト、シリカ、アルミナ及びムライト、炭化ケイ素などがある。また、ハニカム形状のモノリス基材のセル数は、限定されないが、通常1平方インチ当たり300個〜900個、好ましくは1平方インチ当たり400個〜750個である。本発明では、基材として、1平方インチ当たり400個〜750個のセルを有するコーディエライトからなるハニカム形状のモノリス基材を使用することが好ましい。   In the present invention, the base material is a material to which a coating layer is applied, for example, but not limited to, a base material having a known honeycomb shape, for example, a honeycomb-shaped monolith base material, and the cell shape is hexagonal, square, etc. It is. Examples of the material of the base material include ceramics such as cordierite, silica, alumina, mullite, and silicon carbide other than metals that reflect microwaves. The number of cells of the honeycomb-shaped monolith substrate is not limited, but is usually 300 to 900 per square inch, preferably 400 to 750 per square inch. In the present invention, it is preferable to use a honeycomb-shaped monolith substrate made of cordierite having 400 to 750 cells per square inch as the substrate.

基材の排ガスの流れ方向の長さは、限定されないが、通常40mm〜120mm、好ましくは50mm〜90mmである。   The length of the substrate in the flow direction of the exhaust gas is not limited, but is usually 40 mm to 120 mm, preferably 50 mm to 90 mm.

基材の排ガス流入口の直径(基材の排ガス流入口の形状が円でない場合には、円相当直径)は、所望の触媒容量に応じて適宜変更することができ、限定されないが、通常40mm〜120mm、好ましくは50mm〜110mmである。   The diameter of the exhaust gas inlet of the base material (when the shape of the exhaust gas inlet of the base material is not a circle, the equivalent circle diameter) can be appropriately changed according to the desired catalyst capacity and is not limited, but is usually 40 mm. ˜120 mm, preferably 50 mm to 110 mm.

基材の容量は、限定されないが、通常0.3L〜1.2L、好ましくは0.4L〜0.8Lである。   Although the capacity | capacitance of a base material is not limited, Usually, 0.3L-1.2L, Preferably it is 0.4L-0.8L.

基材として前記で説明する材料を使用することにより、排ガスを浄化するために十分な排ガスの流通経路を確保し、基材に塗布した触媒成分との反応を確保する。また、マイクロ波を吸収する成分を触媒成分と同様に保持し、昇温を確保する。   By using the material described above as the base material, a sufficient exhaust gas flow path for purifying the exhaust gas is secured, and the reaction with the catalyst component applied to the base material is secured. Moreover, the component which absorbs a microwave is hold | maintained similarly to a catalyst component, and temperature rising is ensured.

本発明において、基材にコートされているコート層は、マイクロ波吸収材及び貴金属担持触媒を含む。   In the present invention, the coating layer coated on the substrate includes a microwave absorber and a noble metal-supported catalyst.

マイクロ波吸収材とは、マイクロ波を吸収し、熱に変換して発熱する材料である。本発明では、マイクロ波吸収材は、炭化ケイ素(SiC)、例えば、β−SiCを含む。マイクロ波吸収材は、SiCであることが好ましい。   A microwave absorber is a material that absorbs microwaves, converts them into heat, and generates heat. In the present invention, the microwave absorber includes silicon carbide (SiC), for example, β-SiC. The microwave absorber is preferably SiC.

マイクロ波吸収材は、他のマイクロ波吸収材を含んでもよく、他のマイクロ波吸収材としては、例えば、限定されないが、ペロブスカイト型複合酸化物、例えば、ランタン(La)・コバルト(Co)系複合酸化物、ストロンチウム(Sr)・コバルト系複合酸化物及びランタン・ストロンチウム・コバルト系複合酸化物、フェライト(酸化鉄を含む)、酸化マンガン、酸化コバルト、硼化ジルコニウムなどがある。   The microwave absorber may include other microwave absorbers. Examples of other microwave absorbers include, but are not limited to, perovskite complex oxides such as lanthanum (La) and cobalt (Co). There are composite oxides, strontium (Sr) / cobalt composite oxides, lanthanum / strontium / cobalt composite oxides, ferrite (including iron oxide), manganese oxide, cobalt oxide, zirconium boride and the like.

マイクロ波吸収材の量は、限定されないが、排ガス浄化触媒の総重量に基づいて、通常5重量%〜50重量%、好ましくは10重量%〜20重量%である。   The amount of the microwave absorbing material is not limited, but is usually 5% to 50% by weight, preferably 10% to 20% by weight, based on the total weight of the exhaust gas purification catalyst.

マイクロ波吸収材の粒径は、限定されないが、通常0.1μm〜10μm、好ましくは0.5μm〜5μmである。   Although the particle size of a microwave absorber is not limited, Usually, 0.1 micrometer-10 micrometers, Preferably they are 0.5 micrometer-5 micrometers.

マイクロ波吸収材のBETによる比表面積は、限定されないが、通常2m/g〜100m/g、好ましくは5m/g〜30m/gである。 The specific surface area by BET of microwave absorbing material is not limited, usually 2m 2 / g~100m 2 / g, preferably from 5m 2 / g~30m 2 / g.

マイクロ波吸収材がSiCを含むことにより、マイクロ波吸収材は、マイクロ波発生装置から照射されるマイクロ波を効率よく吸収し、熱に変換することができる。   When the microwave absorbing material contains SiC, the microwave absorbing material can efficiently absorb the microwave irradiated from the microwave generator and convert it into heat.

貴金属担持触媒とは、貴金属が担体に担持されている触媒である。   The noble metal supported catalyst is a catalyst in which a noble metal is supported on a carrier.

ここで、担体とは、主触媒として機能する貴金属を担持する材料であり、例えば、限定されないが、金属酸化物、例えば、酸化アルミニウム(Al、アルミナ)、酸化セリウム(CeO、セリア)、酸化ジルコニウム(ZrO、ジルコニア)、酸化珪素(SiO、シリカ)、酸化イットリウム(Y、イットリア)、酸化ネオジム(Nd)、及びこれらからなる複合酸化物などがある。本発明では、担体として、CeOとZrOの複合酸化物及びAlを使用することが好ましい。 Here, the carrier is a material supporting a noble metal that functions as a main catalyst, and is not limited to, for example, a metal oxide such as aluminum oxide (Al 2 O 3 , alumina), cerium oxide (CeO 2 , ceria). ), Zirconium oxide (ZrO 2 , zirconia), silicon oxide (SiO 2 , silica), yttrium oxide (Y 2 O 3 , yttria), neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), and composite oxides thereof. . In the present invention, it is preferable to use a composite oxide of CeO 2 and ZrO 2 and Al 2 O 3 as the support.

貴金属とは、排ガス中の有害成分を浄化することができる主触媒として機能する材料である。本発明では、貴金属は、白金(Pt)、パラジウム(Pd)及びロジウム(Rh)からなる群から選択される少なくとも1種を含む。貴金属は、その他にも、例えば、限定されないが、金(Au)、銀(Ag)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、及びこれらの混合物を含んでもよい。   A noble metal is a material that functions as a main catalyst capable of purifying harmful components in exhaust gas. In the present invention, the noble metal includes at least one selected from the group consisting of platinum (Pt), palladium (Pd), and rhodium (Rh). Other precious metals may include, for example, but are not limited to, gold (Au), silver (Ag), iridium (Ir), ruthenium (Ru), and mixtures thereof.

担体に担持される貴金属の量は、限定されないが、貴金属換算で、担体総重量に基づいて、通常0.2重量%〜2.0重量%、好ましくは0.4重量%〜1.0重量%である。   The amount of the noble metal supported on the carrier is not limited, but is usually 0.2% to 2.0% by weight, preferably 0.4% to 1.0% by weight based on the total weight of the carrier in terms of noble metal. %.

貴金属担持触媒の量は、限定されないが、排ガス浄化触媒の総重量に基づいて、通常35重量%〜60重量%、好ましくは45重量%〜56重量%である。   The amount of the noble metal-supported catalyst is not limited, but is usually 35% to 60% by weight, preferably 45% to 56% by weight, based on the total weight of the exhaust gas purification catalyst.

貴金属担持触媒は、従来の製造方法により製造することができる。例えば、貴金属担持触媒は、5℃〜30℃において、水中に、担体と、貴金属の塩酸塩や硝酸塩などの貴金属前駆体とを添加し、撹拌機により撹拌しながら、均一に分散させ、その後、蒸発乾固などの乾燥、場合により粉砕、さらに大気中において、例えば450℃〜550℃で、0.5時間〜1.5時間焼成を行うことにより製造される。粉砕には従来の粉砕技術、例えば乳鉢、ハンマーミル、ボールミル、ビーズミル、ジェットミル、ローラーミルなど、乾式、湿式を問わず用いることができる。   The noble metal supported catalyst can be produced by a conventional production method. For example, the noble metal-supported catalyst is dispersed uniformly in water at 5 ° C. to 30 ° C. while adding a support and a noble metal precursor such as a noble metal hydrochloride or nitrate, and stirring with a stirrer. It is produced by drying such as evaporation to dryness, optionally pulverization, and further firing in the atmosphere at, for example, 450 ° C. to 550 ° C. for 0.5 to 1.5 hours. Conventional pulverization techniques such as a mortar, a hammer mill, a ball mill, a bead mill, a jet mill, and a roller mill can be used for pulverization regardless of whether they are dry or wet.

貴金属担持触媒として前記で説明する材料を使用することにより、排ガス中の有害成分を効率よく浄化することができる。   By using the material described above as the noble metal-supported catalyst, harmful components in the exhaust gas can be efficiently purified.

コート層は、マイクロ波吸収材及び貴金属担持触媒に加えて、酸化ニッケル(NiO)及び/又は酸化クロム(III)(Cr)をさらに含む。コート層は、マイクロ波吸収材及び貴金属担持触媒に加えて、それ自身がマイクロ波を吸収し、熱に変換して発熱することができるNiOをさらに含むことが好ましい。 The coating layer further includes nickel oxide (NiO) and / or chromium oxide (III) (Cr 2 O 3 ) in addition to the microwave absorber and the noble metal-supported catalyst. In addition to the microwave absorber and the noble metal-supported catalyst, the coating layer preferably further includes NiO that itself absorbs microwaves, converts them into heat, and generates heat.

NiO及び/又はCrの量は、限定されないが、SiCとNiO及び/又はCrの重量比(SiC:NiO及び/又はCr)が、通常9:1〜7:3、好ましくは17:3〜4:1である。 The amount of NiO and / or Cr 2 O 3 is not limited, but the weight ratio of SiC to NiO and / or Cr 2 O 3 (SiC: NiO and / or Cr 2 O 3 ) is usually 9: 1-7: 3, preferably 17: 3 to 4: 1.

言い換えれば、NiO及び/又はCrの量は、排ガス浄化触媒の総重量に基づいて、通常1重量%〜9重量%、好ましくは2重量%〜6重量%である。 In other words, the amount of NiO and / or Cr 2 O 3 is usually 1% to 9% by weight, preferably 2% to 6% by weight, based on the total weight of the exhaust gas purification catalyst.

マイクロ波吸収材が、マイクロ波吸収材及び貴金属担持触媒に加えて、NiO及び/又はCrをさらに含むことにより、貴金属の被毒劣化を抑制できる。この効果は、下記のように推察されるが、本発明は、下記推察によって限定されない。 When the microwave absorbing material further contains NiO and / or Cr 2 O 3 in addition to the microwave absorbing material and the noble metal-supported catalyst, the poisoning deterioration of the noble metal can be suppressed. Although this effect is guessed as follows, this invention is not limited by the following guess.

マイクロ波により加熱される排ガス浄化触媒のコート層中にマイクロ波吸収材としてS
iCが含まれる場合、SiC表面は、700℃以上の高温において酸化され、SiOを生成する。生成したSiO膜は、内部のSiCを保護するため、SiCの耐酸化性を向上させる。しかしながら、温度がさらに上がり、1600℃以上になると、SiOは安定に存在することができず、ガス状のSiO(SiO蒸気)に分解・蒸発する。SiCと貴金属が近接する場合、SiCと貴金属の接点では、1600℃以上に達していなくても、一部のSiOが分解され、SiO蒸気となり、貴金属を被毒し得る。この現象は、SiCの表層のみで起こるため、SiC全体の結晶構造の変化は生じない。
S as a microwave absorber in the coating layer of the exhaust gas purification catalyst heated by microwaves
When iC is included, the SiC surface is oxidized at a high temperature of 700 ° C. or higher to generate SiO 2 . The generated SiO 2 film protects the internal SiC, thereby improving the oxidation resistance of SiC. However, when the temperature further rises to 1600 ° C. or higher, SiO 2 cannot exist stably and decomposes and evaporates into gaseous SiO (SiO vapor). When SiC and the noble metal are close to each other, even if the contact point between the SiC and the noble metal does not reach 1600 ° C. or higher, a part of SiO 2 is decomposed and becomes SiO vapor, which can poison the noble metal. Since this phenomenon occurs only in the surface layer of SiC, there is no change in the crystal structure of the entire SiC.

このようなSiCと貴金属が近接し、SiCからSiO蒸気が生成する状況において、SiCと貴金属の接点近傍に、NiO及び/又はCrのような遷移金属酸化物が存在すると、生成したSiO蒸気は、貴金属に近接するNiO及び/又はCrと反応し、複合酸化物を生成する。つまり、NiO及び/又はCrは、SiO蒸気をトラップすることで貴金属の被毒劣化を抑制することができる。ここで、NiOを添加した場合は、NiSiOが生成し、Crを添加した場合は、CrSiOが生成する。生成した複合酸化物は、XRDなどでは同定できないため、非常に微小な非晶質状態であると考えられる。 In such a situation where SiC and noble metal are close to each other and SiO vapor is generated from SiC, if a transition metal oxide such as NiO and / or Cr 2 O 3 is present near the contact point of SiC and noble metal, the generated SiO The vapor reacts with NiO and / or Cr 2 O 3 in proximity to the noble metal to form a composite oxide. That is, NiO and / or Cr 2 O 3 can suppress poisoning deterioration of noble metals by trapping SiO vapor. Here, when NiO is added, Ni 2 SiO 4 is generated, and when Cr 2 O 3 is added, Cr 2 SiO 4 is generated. Since the produced complex oxide cannot be identified by XRD or the like, it is considered to be in a very minute amorphous state.

コート層は、少なくとも1層、例えば、1層、2層及び3層以上である。例えば、コート層は、マイクロ波吸収材、貴金属担持触媒、並びにNiO及び/又はCrを含む1層からなる。あるいは、コート層は、マイクロ波吸収材並びにNiO及び/又はCrと、貴金属担持触媒とをそれぞれ別々の層に含む2層からなる。あるいは、コート層は、マイクロ波吸収材と、貴金属担持触媒並びにNiO及び/又はCrとをそれぞれ別々の層に含む2層からなる。あるいは、コート層は、マイクロ波吸収材及び貴金属担持触媒と、NiO及び/又はCrとをそれぞれ別々の層に含む2層からなる。あるいは、コート層は、マイクロ波吸収材、貴金属担持触媒、並びにNiO及び/又はCrをそれぞれ別々の層に含む3層からなる。本発明では、コート層として、マイクロ波吸収材、貴金属担持触媒、並びにNiO及び/又はCrを含む1層からなるコート層を使用することが好ましい。 The coating layer is at least one layer, for example, one layer, two layers, or three layers or more. For example, the coat layer is composed of a microwave absorber, a noble metal-supported catalyst, and one layer containing NiO and / or Cr 2 O 3 . Alternatively, coating layer includes a microwave absorbing material and NiO and / or Cr 2 O 3, a two-layer comprising a noble metal supported catalyst to each separate layers. Alternatively, coating layer consists of two layers including a microwave absorbing material, the noble metal loaded catalyst and NiO and / or Cr 2 O 3 and to each separate layers. Alternatively, coating layer comprises a microwave absorbing material and a noble metal supported catalyst, NiO and / or Cr 2 O 3 and the two layers respectively comprising in separate layers. Alternatively, coating layer, a microwave-absorbing material, the noble metal loaded catalyst, as well as a three-layer comprising NiO and / or Cr 2 O 3 to each separate layers. In the present invention, as the coating layer, it is preferable to use a coating layer composed of a microwave absorber, a noble metal-supported catalyst, and a single layer containing NiO and / or Cr 2 O 3 .

基材にコートされているコート層全てを合わせた厚さは、限定されないが、通常50μm〜150μm、好ましくは80μm〜120μmである。   The total thickness of the coating layers coated on the substrate is not limited, but is usually 50 μm to 150 μm, preferably 80 μm to 120 μm.

コート層の厚さとして前記で説明する厚さを使用することにより、コート層に含まれるマイクロ波吸収材はマイクロ波と効率よく接触することができ、その結果、マイクロ波の効率的な吸収、熱への変換につながり、コート層に含まれる貴金属担持触媒は排ガスと効率よく接触することができ、その結果、排ガスの効率的な浄化につながる。   By using the thickness described above as the thickness of the coat layer, the microwave absorber contained in the coat layer can efficiently contact with the microwave, and as a result, efficient absorption of the microwave, It leads to conversion to heat, and the noble metal-supported catalyst contained in the coat layer can efficiently contact with the exhaust gas, resulting in efficient purification of the exhaust gas.

マイクロ波吸収材、貴金属担持触媒、並びにNiO及び/又はCrのコート層中における相対的な位置関係は、限定されない。例えば、マイクロ波吸収材、貴金属担持触媒、並びにNiO及び/又はCrは、コート層中で、別々に存在することができ、例えば1層からなるコート層中で、マイクロ波吸収材を含むコート層と貴金属担持触媒を含むコート層とNiO及び/又はCrを含むコート層とは、水平に並んで存在することができる。 The relative positional relationship in the microwave absorber, the noble metal-supported catalyst, and the coating layer of NiO and / or Cr 2 O 3 is not limited. For example, the microwave absorber, the noble metal-supported catalyst, and NiO and / or Cr 2 O 3 can be present separately in the coat layer, for example, the microwave absorber in the single coat layer. The coating layer including the noble metal-supported catalyst and the coating layer including NiO and / or Cr 2 O 3 may be present side by side.

本発明では、マイクロ波吸収材、貴金属担持触媒、並びにNiO及び/又はCrは、マイクロ波により加熱されたマイクロ波吸収材が貴金属担持触媒を効率的に加熱し貴金属の低温での活性を上げることができるようにし、さらにマイクロ波吸収材から発生したSiO蒸気が遷移金属酸化物であるNiO及び/又はCrにより効率よくトラップされるように、1層からなるコート層中において均一に混合されている状態が好ましく、したがって、マイクロ波吸収材であるSiCと貴金属とNiO及び/又はCrとは、近接している状態が好ましい。 In the present invention, the microwave absorbing material, the noble metal-supported catalyst, and NiO and / or Cr 2 O 3 are used for the microwave absorber heated by the microwave to efficiently heat the noble metal-supported catalyst and the activity of the noble metal at a low temperature. In the coating layer consisting of one layer, the SiO vapor generated from the microwave absorber can be efficiently trapped by the transition metal oxides NiO and / or Cr 2 O 3 . A uniformly mixed state is preferable. Therefore, it is preferable that SiC, which is a microwave absorber, a noble metal, and NiO and / or Cr 2 O 3 are close to each other.

本発明において、排ガス浄化触媒は、前記で説明する材料を使用して、基材上にマイクロ波吸収材、貴金属担持触媒、並びにNiO及び/又はCrを含むコート層を形成することにより製造することができ、コート層の形成は、従来のコーティング技術により実施することができる。例えば、排ガス浄化触媒は、コートする部分以外をマスキングした基材上に、マイクロ波吸収材、貴金属担持触媒、並びにNiO及び/又はCrを含むコート層スラリーをウォッシュコートして被覆し、余分なスラリーを吹き払った後、例えば、大気中、120℃〜150℃で、0.5時間〜1.5時間乾燥して溶剤分を除去し、大気中、450℃〜550℃で1時間〜2時間焼成を行い、コート層を形成させ、製造することができる。排ガス浄化触媒において、基材上に2層以上のコート層を形成する場合は、前記コート層の形成を繰り返せばよい。例えば、マイクロ波吸収材、並びにNiO及び/又はCrを下層に含み、貴金属担持触媒を上層に含む2層からなるコート層を形成する場合は、まず、マイクロ波吸収材並びにNiO及び/又はCrを含むコート層スラリーを使用して、前記コート層の形成を行い、その後、貴金属担持触媒を含むコート層スラリーを使用して、再度、前記コート層の形成を行えばよい。 In the present invention, the exhaust gas purifying catalyst is formed by forming a coating layer containing a microwave absorber, a noble metal-supported catalyst, and NiO and / or Cr 2 O 3 on a base material using the materials described above. The coating layer can be formed by a conventional coating technique. For example, the exhaust gas purification catalyst is coated with a coating layer slurry containing a microwave absorbing material, a noble metal-supported catalyst, and NiO and / or Cr 2 O 3 on a substrate masked except for the portion to be coated, After the excess slurry is blown off, for example, the solvent is removed by drying at 120 ° C. to 150 ° C. in the air for 0.5 hour to 1.5 hours, and in the air at 450 ° C. to 550 ° C. for 1 hour. It can be produced by firing for ˜2 hours to form a coat layer. In the exhaust gas purification catalyst, when two or more coat layers are formed on a substrate, the formation of the coat layer may be repeated. For example, when forming a microwave absorbing material and a coat layer comprising NiO and / or Cr 2 O 3 in the lower layer and a noble metal supported catalyst in the upper layer, first, the microwave absorbing material and the NiO and / or NiO and / or Alternatively, the coat layer may be formed using a coat layer slurry containing Cr 2 O 3 , and then the coat layer may be formed again using a coat layer slurry containing a noble metal supported catalyst.

本発明において、マイクロ波発生装置とは、マイクロ波吸収材が吸収し得るマイクロ波を発生する装置を示し、排ガスの流れ方向に対して排ガス浄化触媒の前方に位置する。   In the present invention, the microwave generator refers to an apparatus that generates a microwave that can be absorbed by the microwave absorber, and is positioned in front of the exhaust gas purification catalyst with respect to the flow direction of the exhaust gas.

ここで、マイクロ波発生装置は、排ガスの流れ方向に対する排ガス浄化触媒の前方において、マイクロ波吸収材がコートされている基材を有する排ガス浄化触媒に向かってマイクロ波を照射できる位置、すなわち、排ガスの流れ方向に対して水平(排ガス流入口と排ガス浄化触媒の中心とを結んだ線と、マイクロ波発生装置のマイクロ波照射口と排ガス浄化触媒の中心とを結んだ線により形成される角度(本明細書等では、マイクロ波照射角度ともいう)=0°)から排ガスの流れ方向に対して垂直(マイクロ波照射角度=90°)の間に位置すれば限定されない。マイクロ波照射角度は、通常30°〜90°、好ましくは45°〜90°である。   Here, the microwave generator is located in front of the exhaust gas purification catalyst with respect to the flow direction of the exhaust gas, where microwaves can be irradiated toward the exhaust gas purification catalyst having a base material coated with a microwave absorber, that is, the exhaust gas. (An angle formed by a line connecting the exhaust gas inlet and the center of the exhaust gas purification catalyst and a line connecting the microwave irradiation port of the microwave generator and the center of the exhaust gas purification catalyst ( In the present specification and the like, there is no limitation as long as it is located between the microwave irradiation angle (0 °) = 0 °) and the direction perpendicular to the exhaust gas flow direction (microwave irradiation angle = 90 °). The microwave irradiation angle is usually 30 ° to 90 °, preferably 45 ° to 90 °.

マイクロ波発生装置の位置を前記で説明する位置にすることにより、マイクロ波を効率よく排ガス浄化触媒に照射することができる。   By setting the position of the microwave generator to the position described above, the exhaust gas purification catalyst can be efficiently irradiated with microwaves.

マイクロ波発生装置から発生するマイクロ波の周波数は、適宜変更することができ、限定されないが、通常1.5GHz〜3GHz、好ましくは2GHz〜2.5GHzである。本発明では、マイクロ波の周波数として、工業用マイクロ波電源の周波数である2.45GHzを使用することがより好ましい。   The frequency of the microwave generated from the microwave generator can be appropriately changed and is not limited, but is usually 1.5 GHz to 3 GHz, preferably 2 GHz to 2.5 GHz. In the present invention, it is more preferable to use 2.45 GHz which is the frequency of an industrial microwave power source as the frequency of the microwave.

マイクロ波発生装置の出力は、使用する車両用排ガス浄化装置の規模や、所望する暖機性能などにより適宜変更することができ、限定されないが、通常200W〜10kW、好ましくは500W〜2kWである。また、マイクロ波発生装置は、シングルモード、マルチモードともに使用可能である。本発明は、シングルモードで実施することが好ましい。   The output of the microwave generator can be appropriately changed depending on the scale of the vehicle exhaust gas purification device to be used, the desired warm-up performance, and the like. The microwave generator can be used in both single mode and multimode. The present invention is preferably implemented in a single mode.

図2には、本発明の車両用排ガス浄化装置の一実施形態を示す。図2では、排ガス浄化触媒(2)と、排ガスの流れ方向に対して排ガス浄化触媒(2)の前方に位置するマイクロ波吸収材を加熱するためのマイクロ波発生装置(1)と、を備える車両用排ガス浄化装置が示されており、車両用排ガス浄化装置の排ガスの流れ方向に対して後方に、別の触媒が設置されている。別の触媒を設置することにより、浄化性能をさらに向上することができる。排ガスは、排ガス流入管から車両用排ガス浄化装置に入り、排ガス浄化触媒(2)を通って、排ガス流出管から排出される。図2では、マイクロ波照射角度は、約45°である。   In FIG. 2, one Embodiment of the exhaust gas purification apparatus for vehicles of this invention is shown. In FIG. 2, an exhaust gas purification catalyst (2) and a microwave generator (1) for heating a microwave absorber located in front of the exhaust gas purification catalyst (2) with respect to the flow direction of the exhaust gas are provided. An exhaust gas purification apparatus for a vehicle is shown, and another catalyst is installed behind the exhaust gas flow direction of the exhaust gas purification apparatus for a vehicle. By installing another catalyst, the purification performance can be further improved. The exhaust gas enters the exhaust gas purification apparatus for vehicles from the exhaust gas inflow pipe, passes through the exhaust gas purification catalyst (2), and is discharged from the exhaust gas outflow pipe. In FIG. 2, the microwave irradiation angle is about 45 °.

本発明の排ガス浄化触媒とマイクロ波発生装置とを備える車両用排ガス浄化装置は、当該技術分野において従来知られている車両用排ガス浄化装置に使用することができ、限定されないが、ガソリン車のエンジン、ハイブリッド車のエンジン及びプラグインハイブリッド車のエンジンでは、三元触媒として、ディーゼル車のエンジンでは、酸化触媒として利用することができる。   The exhaust gas purifying apparatus for vehicles provided with the exhaust gas purifying catalyst and the microwave generator of the present invention can be used for a vehicle exhaust gas purifying apparatus conventionally known in the technical field, and is not limited to an engine of a gasoline vehicle. It can be used as a three-way catalyst in a hybrid vehicle engine and a plug-in hybrid vehicle engine, and as an oxidation catalyst in a diesel vehicle engine.

本発明の排ガス浄化触媒とマイクロ波発生装置とを備える車両用排ガス浄化装置を利用することにより、加熱効率が向上し、消費電力が低減できるため、燃費向上につながる。   By using the exhaust gas purification apparatus for vehicles provided with the exhaust gas purification catalyst and the microwave generator of the present invention, the heating efficiency can be improved and the power consumption can be reduced.

以下、本発明に関するいくつかの実施例につき説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。   Several examples relating to the present invention will be described below, but the present invention is not intended to be limited to those shown in the examples.

1.試料調製
実施例1.コート層がSiCと貴金属担持触媒とNiOとを含む、排ガス浄化触媒とマイクロ波発生装置とを備える車両用排ガス浄化装置の調製
1. Sample Preparation Example 1. Preparation of an exhaust gas purification apparatus for a vehicle comprising an exhaust gas purification catalyst and a microwave generator, wherein the coating layer includes SiC, a noble metal-supported catalyst, and NiO.

(1)複合粉末の調製
マイクロ波吸収材としてのβ−SiC粉末とNiO粉末を、4:1の重量比で、ビーカー中において湿式混合し、乾燥後、大気中、950℃で2時間熱処理して、複合粉末を調製した。熱処理後、SiCとNiOの複合酸化物はXRDで検出されなかった。
(2)排ガス浄化触媒の調製
貴金属担持触媒としてのPdをCeO−ZrO複合酸化物粉末及びAlに担持させたPd担持触媒及びRhをCeO−ZrO複合酸化物粉末及びAlに担持させたRh担持触媒、並びに(1)で調製した複合粉末を、水中に添加し、均一に混合することによりスラリーを得た。前記スラリーを、投入し吸引する方法により、基材としての、直径103mm、長さ84mm、600セル/inのコーディエライト製ハニカム状モノリス基材にコートした。その後、乾燥、500℃、20分間の焼成を経て、三元触媒のコート層を形成させ、排ガス浄化触媒を調製した。
(1) Preparation of composite powder β-SiC powder and NiO powder as a microwave absorber are wet-mixed in a beaker at a weight ratio of 4: 1, dried, and then heat-treated at 950 ° C. for 2 hours in the air. A composite powder was prepared. After the heat treatment, a composite oxide of SiC and NiO was not detected by XRD.
(2) powder CeO 2 -ZrO 2 composite oxide CeO 2 -ZrO 2 Pd supported catalyst and Rh which is supported on the composite oxide powder and Al 2 O 3 and Pd as prepared noble metal loaded catalyst of the exhaust gas purifying catalyst and Al The Rh-supported catalyst supported on 2 O 3 and the composite powder prepared in (1) were added to water and mixed uniformly to obtain a slurry. The slurry was coated on a cordierite honeycomb monolith substrate having a diameter of 103 mm, a length of 84 mm, and 600 cells / in 2 by a method of charging and suctioning. Then, after drying and baking at 500 ° C. for 20 minutes, a three-way catalyst coat layer was formed to prepare an exhaust gas purification catalyst.

排ガス浄化触媒の特性
排ガス浄化触媒:357g
コート層:168g
(内、Pd:2.87g、Rh:0.17g、β−SiC及びNiO:71g)
コート層厚さ:120μm
Characteristics of exhaust gas purification catalyst Exhaust gas purification catalyst: 357 g
Coat layer: 168g
(Pd: 2.87 g, Rh: 0.17 g, β-SiC and NiO: 71 g)
Coat layer thickness: 120 μm

(3)車両用排ガス浄化装置の調製
(2)において調製した排ガス浄化触媒と、マイクロ波発生装置とを組み合わせて、車両用排ガス浄化装置を調製した。マイクロ波照射角度は45°に設定した。
(3) Preparation of vehicle exhaust gas purification device A vehicle exhaust gas purification device was prepared by combining the exhaust gas purification catalyst prepared in (2) and a microwave generator. The microwave irradiation angle was set to 45 °.

実施例2.コート層がSiCと貴金属担持触媒とCrとを含む、排ガス浄化触媒とマイクロ波発生装置とを備える車両用排ガス浄化装置の調製 Example 2 Preparation of an exhaust gas purification apparatus for a vehicle comprising an exhaust gas purification catalyst and a microwave generator, wherein the coating layer includes SiC, a noble metal-supported catalyst, and Cr 2 O 3

実施例1の(1)を以下のように変更した以外は、実施例1と同様にして、車両用排ガス浄化装置を調製した。   A vehicle exhaust gas purification apparatus was prepared in the same manner as in Example 1 except that (1) in Example 1 was changed as follows.

(1)複合粉末の調製
マイクロ波吸収材としてのβ−SiC粉末とCr粉末を、4:1の重量比で、ビーカー中において湿式混合し、乾燥後、大気中、950℃で2時間熱処理して、複合粉末を調製した。熱処理後、SiCとCrの複合酸化物はXRDで検出されなかった。
(1) a beta-SiC powder and the Cr 2 O 3 powder as prepared microwave absorbing material of the composite powder, 4: 1 weight ratio, and wet-mixed in a beaker and dried in air, 2 at 950 ° C. A composite powder was prepared by heat treatment for a period of time. After the heat treatment, a composite oxide of SiC and Cr 2 O 3 was not detected by XRD.

排ガス浄化触媒の特性
排ガス浄化触媒:357g
コート層:168g
(内、Pd:2.87g、Rh:0.17g、β−SiC及びCr:71g)
コート層厚さ:120μm
Characteristics of exhaust gas purification catalyst Exhaust gas purification catalyst: 357 g
Coat layer: 168g
(Pd: 2.87 g, Rh: 0.17 g, β-SiC and Cr 2 O 3 : 71 g)
Coat layer thickness: 120 μm

比較例1.マイクロ波吸収材を含まない、排ガス浄化触媒とマイクロ波発生装置とを備える車両用排ガス浄化装置の調製   Comparative Example 1 Preparation of an exhaust gas purification apparatus for a vehicle including an exhaust gas purification catalyst and a microwave generator that does not include a microwave absorber

実施例1の(1)を実施せず、実施例1の(2)において、複合粉末を使用しないこと以外は、実施例1と同様にして、車両用排ガス浄化装置を調製した。   Exhaust gas purification apparatus for vehicle was prepared in the same manner as in Example 1 except that Example 1 (1) was not carried out and Example 1 (2) was not used with composite powder.

排ガス浄化触媒の特性
排ガス浄化触媒:357g
コート層:168g
(内、Pd:2.87g、Rh:0.17g)
コート層厚さ:120μm
Characteristics of exhaust gas purification catalyst Exhaust gas purification catalyst: 357 g
Coat layer: 168g
(Including Pd: 2.87 g, Rh: 0.17 g)
Coat layer thickness: 120 μm

比較例2.コート層がSiCと貴金属担持触媒とを含む、排ガス浄化触媒とマイクロ波発生装置とを備える車両用排ガス浄化装置の調製   Comparative Example 2 Preparation of an exhaust gas purification apparatus for a vehicle comprising an exhaust gas purification catalyst and a microwave generator, wherein the coat layer includes SiC and a noble metal supported catalyst.

実施例1の(1)を実施せず、実施例1の(2)において、「(1)で調製した複合粉末」を「β−SiC」に変更した以外は、実施例1と同様にして、車両用排ガス浄化装置を調製した。   Example 1 (1) was not carried out, and the same procedure as in Example 1 was performed except that “composite powder prepared in (1)” was changed to “β-SiC” in Example 1 (2). A vehicle exhaust gas purification device was prepared.

排ガス浄化触媒の特性
排ガス浄化触媒:357g
コート層:168g
(内、Pd:2.87g、Rh:0.17g、β−SiC:71g)
コート層厚さ:120μm
Characteristics of exhaust gas purification catalyst Exhaust gas purification catalyst: 357 g
Coat layer: 168g
(Pd: 2.87 g, Rh: 0.17 g, β-SiC: 71 g)
Coat layer thickness: 120 μm

比較例3.コート層がSiCと貴金属担持触媒とホウ化ジルコニウム(ZrB)とを含む、排ガス浄化触媒とマイクロ波発生装置とを備える車両用排ガス浄化装置の調製 Comparative Example 3 Preparation of a vehicle exhaust gas purification device comprising an exhaust gas purification catalyst and a microwave generator, wherein the coating layer includes SiC, a noble metal-supported catalyst, and zirconium boride (ZrB 2 ).

実施例1の(1)を以下のように変更した以外は、実施例1と同様にして、車両用排ガス浄化装置を調製した。   A vehicle exhaust gas purification apparatus was prepared in the same manner as in Example 1 except that (1) in Example 1 was changed as follows.

(1)複合粉末の調製
マイクロ波吸収材としてのβ−SiC粉末とZrB粉末を、4:1の重量比で、ビーカー中において湿式混合し、乾燥後、大気中、950℃で2時間熱処理して、複合粉末を調製した。熱処理後、SiCとZrBの複合酸化物はXRDで検出されなかった。
(1) Preparation of composite powder β-SiC powder and ZrB 2 powder as a microwave absorber were wet-mixed in a beaker at a weight ratio of 4: 1, dried, and then heat treated at 950 ° C. for 2 hours in the air. Thus, a composite powder was prepared. After the heat treatment, no complex oxide of SiC and ZrB 2 was detected by XRD.

排ガス浄化触媒の特性
排ガス浄化触媒:357g
コート層:168g
(内、Pd:2.87g、Rh:0.17g、β−SiC及びZrB:71g)
コート層厚さ:120μm
Characteristics of exhaust gas purification catalyst Exhaust gas purification catalyst: 357 g
Coat layer: 168g
(Pd: 2.87 g, Rh: 0.17 g, β-SiC and ZrB 2 : 71 g)
Coat layer thickness: 120 μm

比較例4.コート層がSiCとNiOとを含み、貴金属を含まない、排ガス浄化触媒とマイクロ波発生装置とを備える車両用排ガス浄化装置の調製   Comparative Example 4 Preparation of an exhaust gas purification apparatus for a vehicle comprising an exhaust gas purification catalyst and a microwave generator, wherein the coat layer contains SiC and NiO and does not contain a noble metal.

実施例1の(2)において、「貴金属担持触媒としてのPdをCeO−ZrO複合酸化物粉末及びAlに担持させたPd担持触媒及びRhをCeO−ZrO複合酸化物粉末及びAlに担持させたRh担持触媒」を「CeO−ZrO複合酸化物粉末及びAl」に変更した以外は、実施例1と同様にして、車両用排ガス浄化装置を調製した。 In Example 2 (2), “Pd as a noble metal-supported catalyst was supported on CeO 2 —ZrO 2 composite oxide powder and Al 2 O 3 and Rh was supported on CeO 2 —ZrO 2 composite oxide powder. And an Rh-supported catalyst supported on Al 2 O 3 “CeO 2 —ZrO 2 composite oxide powder and Al 2 O 3 ”, except that the exhaust gas purifying apparatus for vehicles was changed in the same manner as in Example 1. Prepared.

排ガス浄化触媒の特性
排ガス浄化触媒:357g
コート層:168g
(内、β−SiC及びNiO:71g)
コート層厚さ:120μm
Characteristics of exhaust gas purification catalyst Exhaust gas purification catalyst: 357 g
Coat layer: 168g
(Including β-SiC and NiO: 71 g)
Coat layer thickness: 120 μm

比較例5.コート層がSiCとCrとを含み、貴金属を含まない、排ガス浄化触媒とマイクロ波発生装置とを備える車両用排ガス浄化装置の調製 Comparative Example 5 Preparation of a vehicle exhaust gas purification device including an exhaust gas purification catalyst and a microwave generator, wherein the coat layer contains SiC and Cr 2 O 3 and does not contain a noble metal

実施例2の(2)において、「貴金属担持触媒としてのPdをCeO−ZrO複合酸化物粉末及びAlに担持させたPd担持触媒及びRhをCeO−ZrO複合酸化物粉末及びAlに担持させたRh担持触媒」を「CeO−ZrO複合酸化物粉末及びAl」に変更した以外は、実施例2と同様にして、車両用排ガス浄化装置を調製した。 In Example 2 (2), “Pd as a noble metal supported catalyst was supported on CeO 2 —ZrO 2 composite oxide powder and Al 2 O 3 and Rh was supported on CeO 2 —ZrO 2 composite oxide powder. And an Rh-supported catalyst supported on Al 2 O 3 “CeO 2 —ZrO 2 composite oxide powder and Al 2 O 3 ”, except that the exhaust gas purifying apparatus for vehicles was changed in the same manner as in Example 2. Prepared.

排ガス浄化触媒の特性
排ガス浄化触媒:357g
コート層:168g
(内、β−SiC及びCr:71g)
コート層厚さ:120μm
Characteristics of exhaust gas purification catalyst Exhaust gas purification catalyst: 357 g
Coat layer: 168g
(Of which, β-SiC and Cr 2 O 3 : 71 g)
Coat layer thickness: 120 μm

2.試料測定
2−1.マイクロ波による昇温試験
1.試料調製における実施例1及び2並びに比較例1〜5において調製した車両用排ガス浄化装置それぞれについて、以下のマイクロ波条件を用いて、マイクロ波照射直後の排ガス浄化触媒の温度を測定し、マイクロ波による昇温効率を評価した。測温は、排ガス浄化触媒の上流端面を、光ファイバーを用いた赤外温度計で測温することにより行った。光ファイバーは、排ガス浄化触媒容器の上流に設けた測温用孔部から設置した。
2. Sample measurement 2-1. Temperature rise test by microwave For each of the vehicle exhaust gas purification apparatuses prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 5 in sample preparation, the temperature of the exhaust gas purification catalyst immediately after microwave irradiation was measured using the following microwave conditions, and the microwave The heating efficiency by was evaluated. The temperature measurement was performed by measuring the temperature of the upstream end face of the exhaust gas purification catalyst with an infrared thermometer using an optical fiber. The optical fiber was installed from a temperature measuring hole provided upstream of the exhaust gas purification catalyst container.

マイクロ波条件
出力:500W
周波数:2.45GHz(波長0.122m)
照射時間:10秒
Microwave condition output: 500W
Frequency: 2.45 GHz (wavelength 0.122 m)
Irradiation time: 10 seconds

図3に実施例1及び2並びに比較例1〜5の昇温結果を示す。図3より、実施例1及び2並びに比較例2〜5の車両用排ガス浄化装置では、マイクロ波による昇温が15℃〜20℃と良好であった。すなわち、これらの車両用排ガス浄化装置では、照射したマイクロ波のエネルギーが効率よく熱に変換されたことを示す。しかしながら、比較例1の車両用排ガス浄化装置では、マイクロ波吸収材としてのSiCを含まないので、マイクロ波による昇温がほとんど起こらなかった。すなわち、比較例1の車両用排ガス浄化装置では、照射したマイクロ波のエネルギーを効率よく熱に変換できなかったことを示す。   FIG. 3 shows the temperature rise results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1-5. From FIG. 3, in the exhaust gas purification apparatus for vehicles of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 2 to 5, the temperature rise by the microwave was good at 15 ° C. to 20 ° C. That is, in these vehicle exhaust gas purifying apparatuses, the irradiated microwave energy is efficiently converted into heat. However, the vehicle exhaust gas purification apparatus of Comparative Example 1 does not contain SiC as a microwave absorber, so that the temperature rise by the microwave hardly occurred. That is, the vehicle exhaust gas purification apparatus of Comparative Example 1 indicates that the irradiated microwave energy could not be efficiently converted into heat.

2−2.浄化性能測定
1.試料調製における実施例1及び2並びに比較例1〜5の(2)において調製した排ガス浄化触媒を、それぞれ、アルミナマットで巻いて、ステンレス容器に圧入し、触媒コンバーターを作製した。各触媒コンバーターを、熱交換機を有するガソリンエンジンベンチの排気管に取り付けた。
2-2. Purification performance measurement Each of the exhaust gas purification catalysts prepared in Examples 1 and 2 and (1) of Comparative Examples 1 to 5 in sample preparation was wound with an alumina mat and press-fitted into a stainless steel container to produce a catalytic converter. Each catalytic converter was attached to the exhaust pipe of a gasoline engine bench with a heat exchanger.

続いて、各触媒コンバーターについて、実ガス(実ガスの組成)中、950℃、50時間の耐久を実施した。耐久後、各触媒のコート層を掻きとり、COパルス吸着法によりCO吸着量を測定した。   Subsequently, each catalytic converter was endured at 950 ° C. for 50 hours in the actual gas (actual gas composition). After the endurance, the coat layer of each catalyst was scraped off, and the CO adsorption amount was measured by a CO pulse adsorption method.

図4に実施例1及び2並びに比較例1〜5のCO吸着量を示す。比較例1をSiO蒸気による被毒劣化がない標準品として、図4より判明したことを以下に記載する。   FIG. 4 shows the CO adsorption amounts of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1-5. It will be described below that Comparative Example 1 was found from FIG. 4 as a standard product without poisoning deterioration due to SiO vapor.

実施例1は、比較例1のSiCを含まないものと同等のCO吸着量(102%)を示し、NiOへのCO吸着を示す比較例4のCO吸着量を考慮しても、比較例1のSiCを含まないものと同等のCO吸着量(101%)を示し、貴金属が被毒劣化していないことが確認された。   Example 1 shows the same amount of CO adsorption (102%) as that of Comparative Example 1 that does not contain SiC, and even if the amount of CO adsorption of Comparative Example 4 showing CO adsorption on NiO is taken into consideration, Comparative Example 1 The same amount of CO adsorption (101%) as that containing no SiC was shown, and it was confirmed that noble metals were not poisoned and deteriorated.

実施例2は、比較例1のSiCを含まないものと比較して55%のCO吸着量を示し、貴金属の被毒抑制の効果が認められた。CrへのCO吸着を示す比較例5のCO吸着量を考慮すると、比較例1のSiCを含まないものと比較して47%のCO吸着量を示し、貴金属の被毒劣化が一部抑制された。 Example 2 showed a CO adsorption amount of 55% as compared with that of Comparative Example 1 containing no SiC, and an effect of suppressing noble metal poisoning was observed. Considering the amount of CO adsorption of Comparative Example 5 showing CO adsorption to Cr 2 O 3 , the amount of CO adsorption of 47% is shown compared to that of Comparative Example 1 not containing SiC, and the poisoning deterioration of the noble metal is one. The part was suppressed.

実施例1(SiCとNiOとを含む)と実施例2(SiCとCrとを含む)の差は、各遷移金属酸化物とSiO蒸気との反応性の差であると考えられる。NiSiOとCrSiOは実際には検出されなかったが、NiSiOとCrSiOの生成温度は、それぞれ1200℃と1723℃であり、NiSiOの方が生成しやすくSiO蒸気との反応性が高い。このため、貴金属を被毒するSiO蒸気をトラップする能力はNiO>Crになる。 The difference between Example 1 (including SiC and NiO) and Example 2 (including SiC and Cr 2 O 3 ) is considered to be a difference in reactivity between each transition metal oxide and SiO vapor. Ni 2 SiO 4 and Cr 2 SiO 4 were not actually detected, but the production temperatures of Ni 2 SiO 4 and Cr 2 SiO 4 were 1200 ° C. and 1723 ° C., respectively, and Ni 2 SiO 4 was produced. Easy to react and highly reactive with SiO vapor. For this reason, the ability to trap SiO vapor that poisons noble metals is NiO> Cr 2 O 3 .

比較例2は、比較例1のSiCを含まないものと比較して1/5のCO吸着量を示した。コート層が貴金属担持触媒及びSiC以外にNiO又はCrを含まない場合、比較例1と比較して貴金属の被毒抑制効果が確認されなかった。 The comparative example 2 showed 1/5 CO adsorption amount compared with the comparative example 1 which does not contain SiC. When the coating layer did not contain NiO or Cr 2 O 3 other than the noble metal-supported catalyst and SiC, no effect of suppressing noble metal poisoning was confirmed as compared with Comparative Example 1.

比較例3は、比較例1のSiCを含まないものと比較して11%のCO吸着量を示した。コート層が貴金属担持触媒及びSiCに加えてZrBを含む場合、比較例1と比較して貴金属の被毒抑制効果が確認されなかった。 Comparative Example 3 showed a CO adsorption amount of 11% as compared with Comparative Example 1 not containing SiC. In the case where the coating layer contains ZrB 2 in addition to the noble metal-supported catalyst and SiC, no noble metal poisoning suppression effect was confirmed as compared with Comparative Example 1.

比較例4は、比較例1のSiCを含まないものと比較して1%のCO吸着量を示し、ほとんどCO吸着がなかった。   The comparative example 4 showed 1% CO adsorption amount compared with the thing of the comparative example 1 which does not contain SiC, and there was almost no CO adsorption.

比較例5は、比較例1のSiCを含まないものと比較して9%のCO吸着量を示した。   Comparative Example 5 showed a CO adsorption amount of 9% as compared with Comparative Example 1 not containing SiC.

1.マイクロ波発生装置、2.排ガス浄化触媒 1. 1. microwave generator, Exhaust gas purification catalyst

Claims (1)

基材と基材にコートされているマイクロ波吸収材及び貴金属担持触媒を含むコート層とを有する排ガス浄化触媒と、
排ガスの流れ方向に対して排ガス浄化触媒の前方に位置するマイクロ波吸収材を加熱するためのマイクロ波発生装置と、
を備える車両用排ガス浄化装置であって、
マイクロ波吸収材が、炭化ケイ素(SiC)を含み、
貴金属担持触媒が、白金(Pt)、パラジウム(Pd)及びロジウム(Rh)からなる群から選択される少なくとも1種を含み、
コート層が、酸化ニッケル(NiO)及び/又は酸化クロム(III)(Cr)をさらに含む前記車両用排ガス浄化装置。
An exhaust gas purification catalyst having a base material and a coating layer containing a microwave absorbent and a noble metal-supported catalyst coated on the base material;
A microwave generator for heating the microwave absorber located in front of the exhaust gas purification catalyst with respect to the flow direction of the exhaust gas;
An exhaust gas purification apparatus for a vehicle comprising:
The microwave absorber comprises silicon carbide (SiC);
The noble metal-supported catalyst includes at least one selected from the group consisting of platinum (Pt), palladium (Pd), and rhodium (Rh);
The vehicle exhaust gas purification apparatus, wherein the coating layer further includes nickel oxide (NiO) and / or chromium oxide (III) (Cr 2 O 3 ).
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