(57)【要約】【課題】自動車排ガス浄化用の三元触媒などに用いるのに適した酸素吸放出材の特性評価方法を提供する。【解決手段】酸素吸放出材に酸素を吸収させた後、ＣＯを３vol％以上含有する還元性ガス中でＣＯ２を放出させ、その際のＣＯ２濃度を測定し、該測定値を予め定めた基準値と比較することを特徴とする酸素吸放出材の特性評価方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素吸放出材に酸素を吸収させた後、ＣＯを３vol％以上含有する還元性ガス中でＣＯ２を放出させ、その際のＣＯ２濃度を測定し、得られた測定値を予め定めた基準値と比較することを特徴とする酸素吸放出材の特性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素吸放出材料、特に自動車の排ガス浄化用触媒に用いる酸素吸放出材料の特性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排ガス浄化用触媒、特に三元触媒には、雰囲気変動を緩和するために、セリア、セリア−ジルコニア固溶体など酸素吸放出能を有する酸素吸放出材が用いられている。例えばセリアは、酸素原子を結晶格子中への取り込みおよび結晶格子外への放出により酸素吸放出能を発現し、酸素過剰のリーン雰囲気中で酸素を吸蔵し、酸素不足のリッチ雰囲気中で吸蔵されていた酸素を放出する。そのため排ガス雰囲気が変動しても雰囲気をストイキ近傍に維持することが可能となり、ストイキ近傍で最大の浄化活性を発現する三元触媒などに用いられている。
【０００３】
したがって、三元触媒などに本来の性能を発揮させるためには、酸素吸放出材の特性が重要であり、特性を正しく評価する方法が必須になる。
【０００４】
特許文献１には、酸素吸放出材に酸素を吸収させた後、ＣＯガスを含む還元ガスの循環系に配置し、ＣＯと酸素が反応して生成するＣＯ２の濃度変化を測定することにより、酸素吸放出速度と酸素吸放出量を独立して測定する方法が開示されている。
【０００５】
しかし、この方法で評価される特性は、必ずしも実際の自動車排ガス浄化用触媒に用いる場合の酸素吸放出特性を正確に表しているとは限らない。すなわち、還元ガス中のＣＯ濃度によっては、測定値と触媒反応とが対応しないことがある。測定値として吸放出能が高いと評価された場合でも、実際の触媒に用いた場合に触媒特性は逆に低いことがある。
【０００６】
結局、「触媒反応に必要な」酸素吸放出速度の評価になっておらず、触媒反応のために適した酸素吸放出材を選定できないことになる。つまり、リーンからリッチへ、あるいはリッチからリーンへの過渡反応において、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯに対する十分な浄化特性を得るのに最適な酸素吸放出材を選定することができない、という問題があった。
【０００７】
特許文献２〜４には、酸素吸蔵速度を高めたとされる触媒材料が開示されている。しかし、触媒反応に必要とされる酸素吸放出速度の評価法や、その評価法に基づいて選定した材料に関しては記載されていない。したがって、触媒反応に必要な酸素吸放出速度を発揮できるか否か、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯに対して十分な浄化特性を備えているか否かは不明であり、結局、これら材料の特性を評価する方法が別途必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−９８８４号公報
【特許文献２】特開２００４−１７４４９０号公報
【特許文献３】特開２００８−２１２８３３号公報
【特許文献４】特表２００４−５２９８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、自動車排ガス浄化用の三元触媒などに用いるのに適した酸素吸放出材の特性評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、酸素吸放出材に酸素を吸収させた後、ＣＯを３vol％以上含有する還元性ガス中でＣＯ２を放出させ、その際のＣＯ２濃度を測定し、該測定値を予め定めた基準値と比較することを特徴とする酸素吸放出材の特性評価方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
酸素吸放出時の雰囲気ガス中のＣＯ濃度を適正化することにより、触媒性能に対応する酸素吸放出特性の評価ができ、触媒反応に適した酸素吸放出材を選定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】還元性ガスのＣＯ濃度と、酸素吸放出材からのＣＯ２放出量との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明においては、酸素吸放出時の雰囲気ガス中のＣＯ濃度を３％以上とすることで実際の触媒性能と対応する酸素吸放出特性を得ることができる。
【００１４】
その理由は、リーンからリッチへ、または、リッチからリーンへ燃料ガス組成が変化する際の瞬間的な排ガス組成の変化に対して、瞬間的に要求される酸素吸放出能が、３％以上のＣＯ濃度で評価した結果得られる酸素吸放出速度（酸素吸放出能）とほぼ等しくなるためであると推定される。
【００１５】
測定した酸素吸放出特性を比較する基準値は、予め実際の触媒性能の評価を行って設定することができる。
【００１６】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
〔実施例１〕
（１）触媒ペレットの作製
セリア−ジルコニア固溶体（ＣｅＯ２３０wt％、ＺｒＯ２６０wt％、ＲＥＭ酸化物１０wt％）から成る酸素吸放出能を有する触媒担体Ａに、触媒貴金属Ｐｄ０．１wt％を担持させ、１２０℃で乾燥した後、５００℃で２時間焼成し、酸素吸放出性の触媒ペレットを作製した。
【００１８】
（２）酸素の吸収
作製したペレット３ｇを、マスフローコントローラにより総流量３０Ｌ／ｍｉｎに制御して、１００％Ｎ２流中で５００℃まで昇温し、１％Ｏ２／Ｎ２バランスに切り替えて、２分間照射してＯ２を吸収させた。
【００１９】
（３）ＣＯ２の放出
下記の照射ＣＯ濃度と照射時間との組み合わせ（３通り）により、ＣＯの総照射量を等しくしてＣＯ２の放出濃度を測定した。
【００２０】
(3-1)  ４％ＣＯ／Ｎ２バランスで３０sec照射し、その際の流出ガスのＣＯ２濃度を測定した。
【００２１】
(3-2)  ３％ＣＯ／Ｎ２バランスで４０sec照射し、その際の流出ガスのＣＯ２濃度を測定した。
【００２２】
(3-3)  ２％ＣＯ／Ｎ２バランスで６０sec照射し、その際の流出ガスのＣＯ２濃度を測定した。
【００２３】
〔実施例２〕
（１）触媒ペレットの作製
実施例1とは組成が異なるセリア−ジルコニア固溶体（ＣｅＯ２６０wt％、ＺｒＯ２３０wt％、ＲＥＭ酸化物１０wt％）から成る酸素吸放出能を有する触媒担体Ｂを用いた以外は、実施例１と同様にして、酸素吸放出性の触媒ペレットを作製した。
【００２４】
（２）酸素の吸収
実施例１と同様にして、Ｏ２を吸収させた。
【００２５】
（３）ＣＯ２の放出
実施例１と同様に３通りのＣＯ照射（ＣＯ総照射量一定）を行って、それぞれ流出ガスのＣＯ２濃度を測定した。
【００２６】
＜酸素吸放出能の評価＞
図1に、実施例１、２で得られた測定結果を、各照射ＣＯ濃度（横軸）に対するＣＯ２放出量（縦軸）として示す。ただし、ＣＯ２放出量は、触媒担体Ａ（実施例１）の照射ＣＯ濃度２％の際のＣＯ２放出量を１としたときの比率で表す。
【００２７】
図示したように、照射ＣＯ濃度２％の場合は担体Ａ（実施例１）に対して担体Ｂ（実施例２）の触媒ペレットの方が高いＣＯ２放出量を示したが、照射ＣＯ濃度３％で両者は交差し、照射ＣＯ濃度が４％に増加すると序列が逆転して担体Ｂ（実施例２）よりも担体Ａ（実施例１）の触媒ペレットの方が高いＣＯ２放出量を示した。
【００２８】
＜触媒性能の評価＞
実施例１および実施例２の触媒ペレット３ｇを用いて下記の試験により実際の触媒性能を評価した。
【００２９】
マスフローコントローラにより制御して総流量３０Ｌ／ｍｉｎとし、モデルガス（ＣＯ：０．５％、Ｃ３Ｈ６：３０００ｐｐｍＣ、Ｏ２：０．５％、ＮＯ：１０００ｐｐｍ、Ｈ２Ｏ：５％、ＣＯ２：１０％）のストイキ雰囲気中で５００℃まで昇温し、雰囲気と温度をそのままに維持して５ｍｉｎ保持した後、ストイキ雰囲気に１％Ｏ２を１２０sec添加した。
【００３０】
次に、５００℃に保持した状態で、ストイキ雰囲気に１％ＣＯと０．５％Ｈ２を添加して５sec経過後のＮＯｘ浄化率（入りガスＮＯｘ濃度と出ガスＮＯｘ濃度との差）を測定した。
【００３１】
その結果、実施例１（触媒担体Ａ）の場合はＮＯｘ浄化率が３０％であったのに対して、実施例２（触媒担体Ｂ）の場合はＮＯｘ浄化率が２４％であった。すなわち、担体Ａを用いた実施例１の触媒の方が担体Ｂを用いた実施例２の触媒に比べて、触媒性能が約２０％高かった。
【００３２】
このように、図1に示した照射ＣＯ濃度４％（照射時間３０sec）の場合の酸素吸放出特性の序列が、触媒性能の序列と対応している。すなわち、本発明により照射ＣＯ濃度３％以上の還元性ガスとすることにより、実際の触媒性能の良否と対応する酸素吸放出特性を評価できる。
【００３３】
これに対して、照射ＣＯ濃度２％（照射時間６０sec）とした場合には、実施例１、２の酸素吸放出特性の良否は実際の触媒性能の良否の序列とは逆転しており、触媒として必要な酸素吸放出特性を正確に評価することはできない。
【００３４】
以後、測定したＣＯ２放出量を比較する基準値としては、ここで実際の触媒性能との対応が明らかになった照射ＣＯ濃度４％の場合の実施例１のペレットで得られたＣＯ２放出量を用いることができる。すなわち、未知の触媒について、照射ＣＯ濃度４％でのＣＯ２放出量によって、実施例１の触媒を基準として実際の触媒性能を評価することができる。
【００３５】
更に、図１において、実施例１について得られた照射ＣＯ濃度３％でのＣＯ２放出量のプロットと、照射ＣＯ濃度４％でのＣＯ２放出量のプロットとを結ぶ線分上で内挿すれば、３％と４％との間の照射ＣＯ濃度でＣＯ２放出量を測定することにより、実際の触媒性能を評価することができる。
【００３６】
あるいは、図１において、実施例１について得られた照射ＣＯ濃度３％でのＣＯ２放出量のプロットと照射ＣＯ濃度４％でのＣＯ２放出量のプロットとを結ぶ線分を照射ＣＯ濃度が４％を越える高濃度側へ延長して外挿すれば、４％を越える照射ＣＯ濃度でＣＯ２放出量を測定することにより、実際の触媒性能を評価することができる。
【００３７】
このように、照射ＣＯ濃度を３％以上とすることで実際の触媒性能と対応する酸素吸放出特性を得ることができる理由は下記のように推察される。
【００３８】
すなわち、リーンからリッチ、およびリッチからリーンへ燃料ガス組成が変化する際の瞬間的な排ガス組成の変化に対して、瞬間的に要求される酸素吸放出能が、３％以上の照射ＣＯ濃度で評価した結果得られる酸素吸放出速度（酸素吸放出能）とほぼ等しくなるためであると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、自動車排ガス浄化用の三元触媒などに用いるのに適した酸素吸放出材の特性評価方法が提供される。
【図１】
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