WO2006040842A1

WO2006040842A1 - 排気ガス触媒およびそれを用いた排気ガス処理装置

Info

Publication number: WO2006040842A1
Application number: PCT/JP2004/016230
Authority: WO
Inventors: Kenji Tanikawa; Jin Cho
Original assignee: Johnson Matthey Japan GK
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Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2006-04-20
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Description

明細書

排気ガス触媒およびそれを用いた排気ガス処理装置

技術分野

[0001] 本発明は、担体に複数層を形成させた排気ガス触媒に関する。

背景技術

[0002] 内燃機関、とりわけ自動車エンジン用の排気ガス触媒の具体例としては以下のものが挙げられる。排気ガス中の炭化水素 (HC)と一酸化炭素 (CO)とを同時に処理する酸化触媒、排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と窒素酸化物 (NOx)とを同時に処理する三元触媒、排気ガス中の NOxを空燃比カ^ーン状態において吸蔵し、この NOxが飽和状態になる前に空燃比を理論空燃比またはリッチ状態に切り替えることにより NOxを還元処理する NOx吸蔵還元型触媒、および排気ガス中の NOxを還元剤により還元処理する NOx選択的還元型触媒等が挙げられる。

[0003] 酸化触媒、三元触媒、 NOx吸蔵還元型触媒および NOx選択的還元型触媒は、これらの触媒成分をスラリーとしたものをセラミック製ノ、二カム形状等の担体に浸漬し焼成して製造される。

[0004] しかし、従来の排気ガス触媒は触媒成分が担体に均一に形成されたものが殆どであることから、排気ガスが排気ガス触媒に流入した場合、排気ガスのガス拡散速度が遅ぐその結果排気ガスの処理が十分に行われないことがしばしば見受けられた。

[0005] これに対して、特開平 2002— 191988号公報（特許文献 1)および特開平 2002— 2 53968号公報 (特許文献 2)では、特定の孔径を有する細孔を設けた多孔質構造体力なるコート層に貴金属と NOx吸蔵剤とを担持させることにより、排気ガスのガス拡散性を高めて、 NOxの浄ィ匕効率を向上させた NOx吸蔵還元型触媒が提案されて、る。し力しながら、今なお、排気ガス触媒にあっては、触媒成分の層中における排気ガスのガス拡散性を高めて排気ガスの処理効率を向上させることが要求されている。

[0006] 特許文献 1：特開平 2002-191988号公報

特許文献 2：特開平 2002 - 253968号公報

発明の概要 [0007] 本発明者等は、本発明時に、排気ガスの処理を向上させる排気ガス触媒の構成を見出した。とりわけ、複数層から形成される触媒にあって、複数層の少なくとも一層が特定の短径と直径とを示す空隙を有するものであり、かつ、触媒成分を含んでなることにより、排気ガスの処理を向上させることができるとの知見を得た。従って、本発明は力かる知見に基づくものである。よって、本発明は、排気ガスのガス拡散性を高めて排気ガスの処理を向上させることができる、排気ガス触媒の提供を目的とする。

[0008] 従って、本発明による排気ガス触媒は、担体と、該担体上に形成された複数層とを少なくとも備えてなる排気ガス触媒であって、

前記複数層の少なくとも一つの層が該層中に空隙を有するものであり、前記複数層の少なくとも一つの層が触媒成分を含んでなるものである。図面の簡単な説明

[0009] [図 1]図 1 (A)— (E)は、本願発明による排気ガス触媒の概略図を示す。

[図 2]図 2は、本願発明による排気ガスを処理する装置の概略図を示す。

発明の具体的説明

[0010] 排気ガス触媒

本発明による排気ガス触媒は、複数層の少なくとも一つの層が該層中に空隙を有するものとして構成されてなる。本発明にあっては、複数層の少なくとも一つの層が触媒成分を含んでなる。ここで、層中の「空隙」とは、層中に空間が存在することを意味し、具体的には、空孔、細孔、トンネル状（円柱、角柱)の細長い細孔等が挙げられる

[0011] 本発明の好ましい態様によれば、本発明による排気ガス触媒は、前記触媒成分を含んでなる前記複数層の少なくとも一つの層が、該層中に空隙を有してなるものが好ましい。また、本発明のさらに好ましい態様によれば、本発明による排気ガス触媒は、前記空隙の平均径が、 0. 2 m以上であり 500 m以下のものが好ましい。

[0012] 1.餱様

本発明による排気ガス触媒の態様を図 1を用いて説明する。図 1 (A)— (E)は本発明による排気ガス触媒の一態様の断面図を示すものである。図 1 (A)は担体 1の上に第一層 2が形成され、その上に空孔 31を有する第二層 3が形成されてなる排気ガス触媒を示したものである。図（B)は担体 1の上に通貫路 22を有する第一層 2が凹凸状に形成され、その上に空孔 31を有する第二層 3が形成されてなる排気ガス触媒を示したものである。図（C)は担体 1の上に通貫路 22を有する第一層 2が海島状に形成され、その上に空孔 31を有する第二層 3が形成されてなる排気ガス触媒を示したものである。図（D)は担体 1の上に空孔 21および通貫路 22を有する第一層 2が凹凸状および海島状に形成され、その上に空孔 31および通貫路 32を有する第二層 3が形成されてなる排気ガス触媒を示したものである。図（E)は担体 1の上に空孔 21を有する第一層 2が凹凸状に形成され、その上に空孔 31を有する第二層 3が形成されてなる排気ガス触媒を示したものである。この排気ガス触媒は、図 1 (E)の符号 4に示す通り、第一層 2が第二層 3により一部覆わな、部分が存在して、るものである。

図 1 (A)— (E)で示される通り、排気ガス触媒は、第一層 2と第二層 3とが相互に隣り合うものであり、これらの層中に空隙として空孔（21または 31)または通貫路（22または 32)を有する。そして、第一層 2と第二層 3とは同一または異なる平均空隙率を有するものであってよい。この様な排気ガス触媒は、排気ガスのガス拡散性が向上し、また排気ガスの接触面積が拡大するため、排気ガスを有効に処理することが可能となる。

上記において、第一層 2と第二層 3とは少なくとも一方または両方が触媒成分を含んでなるものである。また、第一層 2と第二層 3における空孔または貫通路は、各々の層における空隙の一例であるが、本発明はこれらの形状に限定されるものではない。

[0013] 2.空隙の平均径

本発明の好ましい態様によれば、複数層の少なくとも一つの層中の空隙の平均径が 0. 2 μ m以上 500 μ m以下であり、好ましくは下限が 0. 5 μ m以上であり上限が 3 00 m以下である。本発明において、「平均径」とは空隙の最大断面積に対して、断面積の 4倍を断面の全周長で割ったものをいう。本発明にあっては、複数層における少なくとも一つの層に空隙が存在する場合、その空隙の平均空隙率は 5%以上 80% 以下であり、好ましくは上限が 60%以下であり、好ましくは下限が 10%以上である。

[0014] 本発明の好ましい態様によれば、形成される複数層の形状はいずれのものであつてよいが、好ましくは凹凸状に形成されることが好ましい。また、本発明の別の好ましい態様によれば、複数層の少なくとも一つの層が担体に海島状に形成されてなることが好ましい。これらの形状は担体に複数層を形成させる際に物理的に形成されてよく、成形剤の形状、量を適宜調整することにより形成されることが好ましい。

[0015] 複数層における各層の厚さは、 1 μ m以上、 300 μ m以下であり、好ましくは上限が 280 μ m以下であり、好ましくは 250 μ m以下であり、下限が 2 μ m以上であり、好ましくは 5 m以上である。

[0016] 複数層を担体上に形成させる手段の具体例としては以下のようなものが挙げられる。溶媒 (例えば水）に、多孔質構造体粉末と、必要に応じて触媒成分 (触媒層を形成する場合)と、成形剤とを添加し撹拌しスラリーを調製する。このスラリーを担体に付着し焼成し、担体に一の層を形成させる。次に、他のスラリーを形成させた一つの層に付着し焼成し、この一の層に上記手順により別の層を形成させる。これを繰り返すことにより、本発明による排気ガス触媒が調製される。

[0017] 成形剤は焼成時または乾燥時に燃焼しその化学的特性を排気ガス触媒に残存させないものが好ましい。成形剤は熱分解性または可燃性の球体、円柱体等の形態を有するものが好ましい。このような具体例としては、発泡剤、界面活性剤、発泡性合成榭脂、活性炭、グラフアイト粉末、ノルプ粉末、有機物繊維、プラスチックファイバ一等が挙げられる。発泡剤の具体例としては、 La (CO ) 、 Al (CO) 、 Ce (CO)

2 3 3 2 3 2 3 等が挙げられ、触媒成分と同様な元素を含んでなるものが好ましい。界面活性剤の具体例としては、スルホン酸型、カルボン酸型等のァ-オン性界面活性剤、アミン型等のカチオン性界面活性剤、脂肪酸エステル型等の両性イオン性界面活性剤等が挙げられる。発泡性合成樹脂の具体例としては、ポリウレタン系、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリエステル系、アクリル系等の合成樹脂が挙げられる。また、空隙は発泡剤のみによって形成されるものではなぐ均一な大きさの気泡（例えば、マイクロバブル)を発生できる装置によって形成されてもょ、。

[0018] 成形剤の添加量は、複数層の各層の成分全量に対して、 5重量％以上、 80重量 %以下であり、好ましくは上限が 70重量％以下であり、好ましくは 60重量％以下であり、下限が 5重量％以上であり、好ましくは 8重量％以上である。

[0019] 多孔質構造体粉末の具体例としては、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化チタン、酸ィ匕ジルコニウム、結晶性ゼオライト等が挙げられる。複数層の少なくとも一の層が触媒成分を含んでなる場合、触媒成分は排気ガス中の成分に応じて適宜選択することができるが、本発明の好ましい態様によれば、三元触媒、酸化触媒、 NOx吸蔵還元型触媒、または NOx選択的還元型触媒の触媒成分を含んでなることが好ま Uヽ。複数層の各触媒層は、同一または異なる触媒成分を含んでなるものであってもよい。

[0020] 担体の具体例としては、アルミナ力なるペレット型形状 (粒状形）、またはコージェライトセラミックスもしくはステンレス等の金属力もなるモノリス型形状 (ハ-カム形)のものが挙げられる。特に、耐熱性、耐熱衝撃性、および機械的強度に優れたモノリス型形状のものが好ましい。

[0021] 徘気ガス触の用

本発明による排気ガス触媒は、排気ガス処理用途に合致させて下記のように構成されてよい。

丫ニ碰

本発明の別の態様によれば、三元触媒が提供され、この場合、複数層の少なくとも一つの層が三元触媒成分として活性金属と、必要に応じて触媒助剤とを含んでなる活件余通

活性金属としては貴金属が挙げられ、その具体例としては、白金、パラジウム、ロジゥムが挙げられ、好ましくは白金、パラジウム、ロジウムおよびこれらの混合物力なる群から選択されるものが挙げられる。活性金属の添加量は、三元触媒成分の全量に対して、 0. 001重量％以上、 20重量％以下であり、上限が好ましくは 5重量％以下であり、下限が 0. 002重量％以上であり、好ましくは 0. 005重量％以上である。

[0022] 蝕馳剤

触媒助剤の具体例としては、酸ィ匕アルミニウム、酸ィ匕セリウム、酸ィ匕ジルコニウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸ィ匕ランタン、酸ィ匕ネオジゥム、酸ィ匕プラセォジゥム、ゼォライトおよびこれらの複合酸ィ匕物力もなる群力選択されるものが挙げられる。

[0023] (2)酸化触媒本発明の別の態様によれば、酸化触媒が提供され、この場合、複数層の少なくとも一つの層が酸化触媒成分として活性金属と、必要に応じて触媒助剤とを含んでなる

活件余属

活性金属としては貴金属が挙げられる。貴金属の具体例としては、白金、パラジゥム、ロジウムが挙げられ、好ましくは白金、パラジウム、ロジウムおよびこれらの混合物力なる群力選択されるものが挙げられる。

活性金属の添加量は、酸化触媒成分の全量に対して、 0. 001重量％以上、 30重量％以下であり、好ましくは上限が 25重量％以下であり、好ましくは下限が 0. 002 重量％以上である。

[0024] 触馳剤

触媒助剤の具体例としては、酸ィ匕アルミニウム、酸ィ匕セリウム、酸ィ匕ジルコニウム、ゼォライト等が挙げられる。

本発明の別の態様によれば、 NOx吸蔵型触媒が提供され、この場合、複数層のうちの少なくとも一つの層が NOx吸蔵型触媒成分として、 NOx吸蔵剤と、活性金属と

、必要に応じて触媒助剤とを含んでなる。

[0026] NOx吸蔵剤

NOx吸蔵剤の具体例としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、およびこれらの混合物からなる群力選択されるものが挙げられる。

アルカリ金属の具体例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、およびこれらの混合物力もなる群力も選択されるものが挙げられる。アルカリ土類金属の具体例としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、およびこれらの混合物力もなる群力も選択されるものが挙げられる。希土類元素の具体例としては、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、およびこれらの混合物力選択されるものが挙げられる。

また、 NOx吸蔵剤は、必要に応じて卑金属を含んでなることができ、その具体例としては、ニッケル、銅、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛等が挙げられる。 NOx吸蔵剤の添加量は、 NOx吸蔵還元型触媒成分の全量に対して、 1重量％以上、 80重量％以下であり、好ましくは上限が 75重量％以下であり、好ましくは 70重量％以下であり、下限が 2重量％以上であり、好ましくは 5重量％以上である。

[0027] 活性金属

活性金属の具体例としては、貴金属、卑金属が挙げられる。貴金属の具体例としては、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、金、銀およびこれらの混合物力もなる群力も選択されるものが挙げられ、好ましくは、白金、パラジウム、ロジウムおよびこれらの混合物が挙げられる。

卑金属の具体例としては、ニッケル、銅、マンガン、鉄、コバルト、タングステン、モリブデン、亜鉛およびこれらの混合物が挙げられる。

活性金属の添加量は、 NOx吸蔵還元型触媒成分の全量に対して、 0重量％超過、 50重量％以下であり、好ましくは上限が 45重量％以下であり、好ましくは 40重量 %以下である。

[0028] 触馳剤

触媒助剤の具体例としては、酸ィ匕アルミニウム、酸ィ匕セリウム、酸ィ匕ジルコニウム、酸化チタン、シリカおよびこれらの複合酸化物からなる群から選択されるものが挙げられる。触媒助剤の添加量は、 NOx吸蔵還元型触媒成分の全量に対して、 5重量％超過 95重量％以下であり、好ましくは上限が 90重量％以下であり、好ましくは 60重量％以下である。

[0029] (4) NOx選択的還元触媒

本発明の別の態様によれば、 NOx選択的還元型触媒が提供され、この場合、複数層の少なくとも一つの層が NOx選択的還元型触媒として、活性金属と、触媒助剤とを含んでなる。

活件余属

活性金属の具体例としては、貴金属、遷移金属、希土類金属、これらの混合物およびこれらの酸化物からなる群から選択され、好ましくは、白金、金、銅、バナジウム、タングステン、チタン、およびこれらの酸ィ匕物力もなる群力も選択されるものが挙げられる。活性金属の添加量は、 NOx吸蔵還元型触媒成分の全量に対して、 0. 001重量％以上、 20重量％以下であり、好ましくは上限が 15重量％以下であり、好ましくは 10 重量％以下であり、下限が 0. 002重量％以上であり、好ましくは 0. 005重量％以上である。

[0030] 蝕馳剤

触媒助剤としては、酸ィ匕アルミニウム、酸化セリウム、酸ィ匕ジルコニウム、酸化チタン、シリカ、ゼォライトおよびこれらの複合酸ィ匕物からなる群力も選択されるものが挙げられる。触媒助剤の添加量は、 NOx選択的還元型触媒成分の全量に対して、 1重量 %超過、 50重量％以下であり、好ましくは上限が 45重量％以下であり、好ましくは 4 0重量％以下である。

[0031] 還剤

NOx選択的還元型触媒は排気ガス中の窒素酸化物を処理する際に還元剤を利用する。還元剤の具体例としては、アンモニアまたはァミン、尿素またはその誘導体、ヒドラジンまたはその誘導体、トリァジンまたはその誘導体、炭化水素、または酸素原子を含む有機化合物が挙げられる。

ァミンの具体例としては、炭素数 1一 5のァミン、好ましくはメチルァミンが挙げられる。尿素の誘導体の具体例としては、グァ-ジン、ビウレットが好ましくは挙げられる。ヒドラジンの誘導体の具体例としては、シァヌル酸が好ましくは挙げられる。炭化水素の具体例としては、形質油、ケロセン、または C Cのパラフィン等が挙げられる。酸

3 8

素原子を含む有機化合物の具体例としては、アルコール類 (好ましくは、炭素数 1一 5のアルコールであり、より好ましくはメタノール、エタノールである）、ケトン類、エーテル類、有機カルボン酸類、脂肪酸類、エステル類が挙げられる。

[0032] 排気ガス処理装置

本発明による別の態様によれば、本発明による排気ガス触媒を備えた排気ガス処理装置が提供される。本発明による排気ガス処理装置の内容を図 2を用いて説明する。図 2は本発明による排気ガス触媒を備えた排気ガス処理装置の概略図を示す。本発明による排気ガス処理装置 50は、排気ガス流入口 52と、排気ガス流出口 53とが設けられた装置本体に、本発明による排気ガス触媒 51が設けられてなるものである。排気ガスが流入口 52に流入し、本発明による排気ガス触媒 51において、排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物の少なくとも一つが処理され、処理された排気ガスは流出口 53を経て排出される。

[0033] 本発明の好ましい態様によれば、図 2において、排気ガス触媒 51が本発明による三元触媒の場合、排気ガス中の炭化水素と、一酸化炭素と、窒素酸ィ匕物とがこの排気ガス触媒 (三元触媒）により処理され、水と、二酸化炭素と、窒素気体とされる。また、本発明の別の好ましい態様によれば、図 2において、排気ガス触媒 51が本発明による酸化触媒の場合、排気ガス中の炭化水素と、一酸化炭素とがこの排気ガス触媒（酸化触媒）により処理され、水と、二酸化炭素とされる。本発明の別の好ましい態様によれば、図 2において、排気ガス触媒 51が本発明による NOx吸蔵還元型触媒の場合、排気ガス中の窒素酸化物がこの排気ガス触媒 (NOx吸蔵還元型触媒）により処理され、水および窒素気体とされる。図 2において、排気ガス触媒 51が本発明による NOx選択的還元型触媒の場合、排気ガス中の窒素酸化物が還元剤と伴にこの排気ガス触媒 (NOx選択的還元型触媒）により処理され、水および窒素気体とされる。この場合、還元剤は排気ガス触媒 51の前方に位置する還元剤導入部から導入される

[0034] 排気ガス触越の用徐

本発明による排気ガス触媒は、排気ガスの浄ィ匕に用いられる。本発明による排気ガス触媒およびそれを用いた装置は、内燃機関、特に、火花点火型エンジン (例えば、ガソリンエンジン）、圧縮着火型エンジン (例えば、ディーゼルエンジン)の排気系に用いられる。また、これらのエンジンは、空燃比を調製して燃料を燃焼するエンジンであってよく、その好ましい具体例として、リーンバーンエンジン、直噴型エンジン、好ましくはこれらを組み合わせたエンジン (即ち、直噴型リーンバーンエンジン）が挙げられる。直噴型エンジンは、高圧縮比化、燃焼効率の向上、さらには排気ガスの低減化を図ることができる燃料供給システムを採用したエンジンである。このため、リーンバーンエンジンと組み合わせることによって、さらに燃焼効率の向上と排気ガスの低減ィ匕を図ることが可能となる。

[0035] 本発明による排気ガス触媒は、運搬機、機械等に搭載された内燃機関の排気系に利用される。運搬機、機械の具体例としては、運搬機、機械の具体例としては、例えば、自動車、バス、トラック、ダンプカー、気道車、オートバイ、原動機付き自転車、船舶、タンカー、モーターボート、航空機などの運送機;耕耘機、トラクター、コンバイン、チヱンソ一、木材運搬機などの農林産業機械;漁船等の水産漁業機械;タンクローリー、クレーン、圧搾機、掘削機等の土木作業機械;発電機;等が挙げられる。本発明による排気ガス触媒は、例えば、車両の排気系の場合、スタートキヤタリスト、アンダーフロアー、マ-ホールドコンバータとして設置することができる。

実施例

[0036] 本発明の内容を実施例によってより詳細に説明する。し力しながら、本発明の内容は実施例によって限定して解釈されるものではない。

[0037] 排ガス触^:の調製

l

γ - Al Ο粉末 25重量部、水 60重量部、硝酸白金溶液を混合し、成形剤としてァ

2 3

クリル系榭脂〔平均径が 30 μ m程度から 150 μ m程度（平均的には 60 μ m程度）の榭脂を使用した〕を全体の 10重量％になるようにさらに混合した。そして、高速撹拌器 (シルバーソン社製）により、大気雰囲気中で 30分撹拌し、成形剤が均一に分散したスラリーを得た。次に、コージエライト製ノヽ-カム基材 (容量 1000cc、 600セル Zin 2：日本ガイシ (株)社製)を用意し、上記スラリー中に浸漬し、引き上げて余分なスラリ一を吹き払った後、大気中にて 500°Cで 1時間焼成して第一層を積層させた。

γ— Al Ο粉末 5重量部、水 20重量部、硝酸ロジウム溶液を混合し、成形剤として

2 3

アクリル系榭脂〔平均径が 0. 5 μ m程度から 100 μ m程度（平均的には 20 μ m程度) の榭脂を使用した〕を全体の 20重量％になるように混合して、上記高速撹拌器により、大気雰囲気中で 30分撹拌し、成形剤が均一に分散したスラリーを得た。次に、第一層が形成されたハ-カム基材を、このスラリー中に浸漬し、引き上げて余分なスラリ一を吹き払った後、大気中にて 500°Cで 1時間焼成して第二層を積層させて、排気ガス触媒 (三元触媒)を得た。

この排気ガス触媒は、ハ-カム基材 1Lあたり、 Pt (白金）の担持量が 0. 54gであり、Rh (ロジウム）の担持量が 0. 07gであった。 m

成形剤を添加せずに第二層を形成した以外は、例 1と同様にして排気ガス触媒を得た。

m

成形剤を添加せずに第一層を形成した以外は、例 1と同様にして排気ガス触媒を得た。

[0038] 比較例 1

成形剤を添加せずに第一層と第二層とを形成した以外は、例 1と同様にして排気ガス触媒を得た。

[0039] 評価試,験 1

排ガス入出口を有する試験装置 (堀場製作所）内に、例 1一 3および比較例 1の触媒から、直径 25.4mm,長さ 30mmを切り出したものをそれぞれ配置した。ガス温度 900。Cで 3分毎に交互に、表 1に示すリッチ組成ガスとリーン組成ガスとをこの装置の入口部力流入させて 20時間熱処理を行った。この後、表 2に示すリッチ組成ガスとリーン組成ガスとをこの装置の入口部から 1 Hzでそれぞれ流入させた後、 NOxの浄化率を測定した。測定は、ガス温度 280°Cと 300°Cで行った。各温度で 5分間の平均浄ィ匕率（％)を表 3に示した。表 1および 2中の（％)は体積％を意味する。

[表 1] 表 1

[表 2]

表 2

し H 0₂ NO CO H₂ C0₂ H₂0 N₂

(pps (%) (ppm) (%) (%) (%) (%)

リツチ 400 0.50 500 2.11 0.70 14.0 10.0 残部リーン 400 1.54 500 0.50 0.17 14.0 10.0 残部 [表 3]

表 3

Μ4

y -A\ O粉末 10重量部、酸ィ匕セリウムと酸ィ匕ジルコニウムの複合酸ィ匕物 15重量

2 3

部、水 77重量部、硝酸白金溶液を混合し、成形剤としてアクリル系榭脂〔平均径が 3 0 μ m程度から 150 μ m程度（平均的には 60 μ m程度）の榭脂を使用した〕を全体の 14重量％になるようにさらに混合した。そして、高速撹拌器 (シルバーソン社製）により、大気雰囲気中で 30分撹拌し、成形剤が均一に分散したスラリーを得た。次に、コージエライト製ノヽ-カム基材 (容量 1000cc、 600セル Zin²:日本ガイシ (株)社製)を用意し、上記スラリー中に浸漬し、引き上げて余分なスラリーを吹き払った後、大気中にて 500°Cで 1時間焼成して第一層を積層させた。

γ - Al Ο粉末 5重量部、酸化セリウムと酸化ジルコニウムの複合酸化物 5重量部、

2 3

水 76重量部、硝酸ロジウム溶液を混合し、成形剤としてアクリル系榭脂〔平均径が 4 μ m程度から 7 μ m程度（平均的には 5 μ m程度）の榭脂を使用した〕を全体の 8重量 %になるように混合して、上記高速撹拌器により、大気雰囲気中で 30分撹拌し、成形剤が均一に分散したスラリーを得た。次に、第一層が形成されたノヽ-カム基材を、このスラリー中に浸漬し、引き上げて余分なスラリーを吹き払った後、大気中にて 500 °Cで 1時間焼成して第二層を積層させて、排気ガス触媒 (三元触媒)を得た。

この排気ガス触媒は、ハ-カム基材 1Lあたり、 Pt (白金）の担持量が 0. 75gであり、 Rh (ロジウム）の担持量が 0. 075gであった。

2

成形剤を添加せずに第一層と第二層とを形成した以外は、例 4と同様にして排気ガス触媒を得た。

[0041] 評価試験 2

例 4および比較例 2で得た排気ガス浄ィ匕用触媒それぞれを触媒収納缶に収納し、排気量 4000CCのガソリンエンジンの排気系に設置し、レギュラーガソリン燃料を A ZF変動 = 14. 5 (定常）の条件下で燃焼させ、かつ、触媒床内温度 900°Cで、 50時間放置した。

その後、それぞれの触媒を直径 15cm、長さ 40cmの円筒体に収納し、排気量 220 OCCのガソリンエンジンの車両に設置し、レギュラーガソリン燃料を燃焼させ、 FTPモード (過渡モード排ガス試験)で評価した。評価装置は、商品名「MEXA9000」（堀場製作所社製)を用いた。その評価結果は下記表 4に記載した通りであり、数値が小さ、ほど排気ガス浄ィ匕能が高、ことを示す。

表 4

1/龍麵 2

THC CO NOx

例 4 0. 058 0. 28 0. 106

比較例 2 0. 058 0. 26 0. 120

[0042] 5

γ— Al Ο粉末 16重量部、酸ィ匕セリウムと酸ィ匕ジルコニウムの複合酸ィ匕物 8重量部

2 3

、水 65重量部、硝酸パラジウム溶液を混合し、成形剤としてアクリル系榭脂〔平均径力 μ m程度から 7 μ m程度（平均には 5 μ m程度）の榭脂を使用した〕を全体の 8重量％になるようにさらに混合した。そして、高速撹拌器 (シルバーソン社製）により、大気雰囲気中で 30分撹拌し、成形剤が均一に分散したスラリーを得た。次に、コージライト製ノヽ-カム基材 (容量 635cc、 600セル/ in²:日本ガイシ (株)社製)を用意し、上記スラリー中に浸漬し、引き上げて余分なスラリーを吹き払った後、大気中にて 50 0°Cで 1時間焼成して第一層を積層させた。

γ - Al Ο粉末 6重量部、酸化セリウムと酸化ジルコニウムの複合酸化物 6重量部、

2 3

水 80重量部、硝酸ロジウム溶液を混合し、成形剤としてアクリル系榭脂〔平均径が 4 μ m程度から 7 μ m程度（平均的には 5 μ m程度）の榭脂を使用した〕を全体の 6重量 %になるように混合して、上記高速撹拌器により、大気雰囲気中で 30分撹拌し、成形剤が均一に分散したスラリーを得た。次に、第一層が形成されたノヽ-カム基材を、このスラリー中に浸漬し、引き上げて余分なスラリーを吹き払った後、大気中にて 500 °Cで 1時間焼成して第二層を積層させて、排気ガス触媒 (三元触媒)を得た。

この排気ガス触媒は、ハ-カム基材 1Lあたり、 Pd (パラジウム）の担持量が 0. 53g であり、 Rh (ロジウム）の担持量が 0. l lgであった。

[0043] 比較例 3

成形剤を添加せずに第一層と第二層とを形成した以外は、例 5と同様にして排気ガス触媒を得た。

[0044] 評価試,験 3

例 5および比較例 3で得た排気ガス浄ィ匕用触媒をそれぞれ触媒収納缶に収納し、排気量 4000CCのガソリンエンジンの排気系に設置し、レギュラーガソリン燃料を A ZF変動を周期 6分 Z回 (AZF= 14. 5を 5. 5分、 AZF= 17を 0. 5分）の条件下で燃焼させ、かつ、触媒床内温度 830°Cで、 8時間放置した。

その後、それぞれの触媒を収納缶に収納し直して、排気量 2000CCのガソリンェンジンの排気系に設置し、レギュラーガソリン燃料を燃焼させ、かつ、 I IPモード (実車排ガスモード)で評価した。評価装置は、商品名「MEXA9000」（堀場製作所社製）を用いた。その評価結果は下記表 5に記載した通りであり、数値が小さいほど排気ガス浄ィ匕性能が高いことを示す。

THC CO NOx

例 4 1. 0 4. 94 0. 311

比較例 2 1. 0 5. 06 0. 377

Claims

請求の範囲

[I] 担体と、該担体上に形成された複数層とを少なくとも備えてなる排気ガス触媒であつて、

前記複数層の少なくとも一つの層が該層中に空隙を有するものであり、前記複数層の少なくとも一つの層が触媒成分を含んでなる、排気ガス触媒。

[2] 前記触媒成分を含んでなる前記複数層の少なくとも一つの層が、該層中に空隙を有してなる、請求項 1に記載の排気ガス触媒。

[3] 前記空隙の平均径が、 0. 2 μ m以上であり 500 μ m以下である、請求項 1または 2 に記載の排気ガス触媒。

[4] 前記複数層の少なくとも一つの層が該層中に空隙を有する場合、前記層の平均空隙率が 5%以上 80%以下である、請求項 1一 3のいずれか一項に記載の排気ガス触媒。

[5] 前記複数層における相互に隣り合う層が、同一または異なる平均空隙率を有するものである、請求項 1一 4のヽずれか一項に記載の排気ガス触媒。

[6] 前記複数層における最下層が、前記担体の上に凹凸状または海島状に形成されてなる、請求項 1一 5のヽずれか一項に記載の排気ガス触媒。

[7] 前記複数層の少なくとも一つの層に含まれる触媒成分が、三元触媒、酸化触媒、 N

Ox吸蔵還元型触媒および NOx選択的還元型触媒からなる群より選択されるものである、請求項 1一 6のいずれか一項に記載の排気ガス触媒。

[8] 前記三元触媒が、貴金属を含んでなるものである、請求項 7に記載の排気ガス触媒。

[9] 前記酸化触媒が、貴金属を含んでなるものである、請求項 7に記載の排気ガス触媒。

[10] 前記 NOx吸蔵還元型触媒が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素およびこれらの混合物力もなる群より選択されるものを含んでなるものである、請求項 7に記載の排気ガス触媒。

[I I] 前記 NOx吸蔵還元型触媒が、貴金属または卑金属を含んでなるものである、請求項 7に記載の排気ガス触媒。

[12] 前記 NOx選択的還元型触媒が、白金属金属、銅、バナジウム、チタン、タンダステン、およびこれらの酸ィ匕物ならびにこれらの混合物からなる群より選択されるものを含んでなる、請求項 7に記載の排気ガス触媒。

[13] 火花点火型エンジンまたは圧縮着火型エンジンに用いられる、請求項 1一 12のいずれか一項に記載の排気ガス触媒。

[14] 前記エンジン力リーンバーンエンジン、直噴型エンジンまたはこれらを組み合わせたエンジンである、請求項 13に記載の排気ガス触媒。

[15] 排気ガス中の炭化水素、一酸ィ匕炭素または窒素酸ィ匕物を処理する装置であって、請求項 1一 14のいずれか一項に記載の排気ガス触媒を備えてなり、

前記排気ガス触媒において、前記排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素または窒素酸化物を酸化または還元し、二酸化炭素、水、または窒素気体として処理するものである、装置。

[16] 排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素および窒素酸化物を処理する装置であって、請求項 7または 8に記載の三元触媒を備えてなり、

前記三元触媒において、前記排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素および窒素酸化物を酸化または還元し、水、二酸化炭素および窒素気体として処理する、装置。

[17] 排気ガス中の炭化水素および一酸ィヒ炭素を処理する装置であって、

請求項 7または 8に記載の酸ィ匕触媒を備えてなり、

前記酸化触媒おいて、前記排気ガス中の炭化水素および一酸化炭素を酸化し、水および二酸化炭素として処理する、装置。

[18] 排気ガス中の窒素酸ィ匕物を処理する装置であって、

請求項 7、 10および 11のいずれか一項に記載の NOx吸蔵還元型触媒を備えてなり、

前記 NOx吸蔵還元型触媒において、燃料の空燃比力 Sリーンの場合に排気ガス中の窒素酸化物を吸蔵し、燃料の空燃比が理論空燃比またはリッチの場合に前記吸蔵した窒素酸化物を還元し窒素気体として処理する、装置。

[19] 排気ガス中の窒素酸ィ匕物を処理する装置であって、

還元剤を導入する導入部と、その後方に設けられた請求項 7または 12に記載の N Ox選択的還元型触媒とを備えてなり、

前記 NOx選択的還元型触媒において、前記排気ガス中の窒素酸化物を前記導入部から導入された還元剤により還元し水および窒素気体として処理する、装置。

[20] 前記還元剤が、アンモニアもしくはァミン、尿素もしくはその誘導体、ヒドラジンもしくはその誘導体、トリアジンもしくはその誘導体、炭化水素、または酸素原子を含む有機化合物である、請求項 19に記載の装置。

[21] 前記排気ガスを排気ガス触媒に流入する入口部と、前記排気ガス触媒で処理した前記排気ガスを排出する出口部とをさらに備えてなる、請求項 15— 20のいずれか一項に記載の装置。

[22] 火花点火型エンジンまたは圧縮着火型エンジンに用いられる、請求項 21に記載の装置。

[23] 前記エンジン力リーンバーンエンジン、直噴型エンジン、またはこれらを組み合わせたエンジンである、請求項 22に記載の装置。