(57)【要約】【課題】早期暖機特性をさらに向上させるとともに、暖機後の浄化性能も確保する。【解決手段】上流側触媒層２と下流側触媒層３と、を有し、上流側触媒層２における貴金属の重量百分率は下流側触媒層３における貴金属の重量百分率より大きく、担体基材の単位体積当たりにおける形成量は上流側触媒層２の方が下流側触媒層２より少ない。  上流部に貴金属を多く含有することで、上流部において貴金属と排ガスとが接触する確率が高まるため始動時における浄化活性が向上する。さらに上流側触媒層２を下流側触媒層３より少なく形成することで、上流部の熱容量が小さくなるため早期暖機特性が向上するとともに、暖機後の浄化性能も確保することができる。【選択図】  図２
2006205002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体基材と、該担体基材の排ガス上流側に形成された上流側触媒層と、該上流側触媒層の排ガス下流側で該担体基材に形成された下流側触媒層と、を有する排ガス浄化用触媒であって、
該上流側触媒層及び該下流側触媒層は酸化物担体粉末と貴金属とからなり、
該上流側触媒層における該貴金属の重量百分率（酸化物担体粉末と貴金属との合計重量に対する貴金属の重量の割合）は該下流側触媒層における該貴金属の重量百分率より大きく、
該担体基材の単位体積当たりにおける触媒層の形成量は、該上流側触媒層の方が該下流側触媒層より少ないことを特徴とする排ガス浄化用触媒。
【請求項２】
前記上流側触媒層は、排ガス流入側端面から10〜50mmの長さの範囲に形成されている請求項１に記載の排ガス浄化用触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関などからの排ガス中の有害成分を始動時の低温域から効率よく浄化できる排ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より自動車の排ガス浄化用触媒として、理論空燃比（ストイキ）において排ガス中のCO及びHCの酸化とNOx の還元とを同時に行って浄化する三元触媒が用いられている。このような三元触媒としては、例えばコーディエライトなどからなる耐熱性基材にγ−アルミナなどの多孔質酸化物からコート層を形成し、そのコート層に白金（Pt）、ロジウム（Rh）などの貴金属を担持させたものが広く知られている。
【０００３】
三元触媒において触媒作用を発現するのは担持されている貴金属であるが、貴金属の触媒作用が発現する温度域は比較的高温域にあるために、低温域においては活性が発現しづらく有害成分を浄化しにくいという問題がある。そのために始動時などの排ガスが低温域にある場合には、浄化性能が低いという不具合があった。
【０００４】
そこで、三元触媒が機能する温度にできるだけ早く到達させる（早期暖機）技術が必要となる。例えば三元触媒をエンジン直下に配置して、昇温しやすくすることが行われている。しかしこの場合は、暖機後の触媒は高温に曝されることになるので、貴金属の粒成長など劣化が生じやすいという問題がある。また電気加熱を用いたり、エアーを導入することで酸化反応を促進する試みもあるが、燃費や設計の自由度を悪化させる要因となる。したがって望ましくは、従来から搭載されている触媒コンバータのみでの解決が期待されている。
【０００５】
その対策の一つとして、触媒の排ガスが流入する上流部に貴金属を高密度で担持することが有効である。このように上流部に貴金属を高密度で担持することにより、上流部において貴金属と排ガスとが接触する確率が高まり、CO及びHCの酸化反応が起きる確率が高まる。そして一旦酸化反応が起きると、その着火が伝播して酸化反応がさらに進行する。また酸化反応は発熱反応であるため、その反応熱によって三元触媒が加熱されて昇温し、貴金属の活性温度域まで速やかに昇温されるという作用もある。したがって、排ガス上流部に貴金属を高密度で担持すれば、これらの相乗効果によって低温域における浄化活性が向上する。
【０００６】
このような触媒としては、例えば特開平08−332350号公報に、上流部にPdを高密度で担持した排ガス浄化用触媒が開示されている。この公報の一実施例には、耐熱セラミックス製のハニカム基材の表面にアルミナなどの担体粉末からコート層を形成し、コート層全体にPt及びRhを担持した後、上流部のみを硝酸パラジウム水溶液に浸漬して上流部にPdをさらに担持した触媒が記載されている。また特開2001−252565号公報には、コート層の排ガスが流入する上流部の表面に、多孔質酸化物粉末と多孔質酸化物粉末に予め担持された貴金属とからなる上層コート層をもつ排ガス浄化用触媒が開示されている。
【０００７】
さらに、特開2002−210371号公報には、HC吸着材層と触媒層を有し、HC吸着材層の熱容量を排ガス上流側で小さく排ガス下流側で大きくした排ガス浄化用触媒が開示されている。このように排ガス上流側の熱容量を小さくすることで、昇温特性が向上するため早期暖機が促進され低温域における浄化活性が向上する。
【特許文献１】特開平08−332350号
【特許文献２】特開2001−252565号
【特許文献３】特開2002−210371号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが排ガス規制が年々厳しくなっているため、上記した従来技術を利用してもエンジン始動時の数十秒間は触媒の機能が不十分となり、さらなる早期暖機特性の向上が求められている。また排ガス上流側に貴金属を高密度で担持しただけでは、触媒が十分に暖まった暖機後の浄化性能が不十分であることも明らかとなった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、早期暖機特性をさらに向上させるとともに、暖機後の浄化性能も確保することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の排ガス浄化用触媒の特徴は、担体基材と、担体基材の排ガス上流側に形成された上流側触媒層と、上流側触媒層の排ガス下流側で担体基材に形成された下流側触媒層と、を有する排ガス浄化用触媒であって、
上流側触媒層及び下流側触媒層は酸化物担体粉末と貴金属とからなり、
上流側触媒層における貴金属の重量百分率（酸化物担体粉末と貴金属との合計重量に対する貴金属の重量の割合）は下流側触媒層における貴金属の重量百分率より大きく、担体基材の単位体積当たりにおける触媒層の形成量は、上流側触媒層の方が下流側触媒層より少ないことにある。
【００１１】
上流側触媒層は、排ガス流入側端面から10〜50mmの長さの範囲に形成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の排ガス浄化用触媒によれば、早期暖機特性がさらに向上するため始動時の浄化率が向上するとともに、暖機後の浄化性能も同時に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の排ガス浄化用触媒は、担体基材と、担体基材の排ガス上流側に形成された上流側触媒層と、上流側触媒層の排ガス下流側で担体基材に形成された下流側触媒層と、から構成されている。
【００１４】
担体基材としては、ハニカム形状、フォーム形状などのものが用いられ、その材質はコージェライトなどの耐熱セラミック製のもの、金属製のものなどを用いることができる。
【００１５】
上流側触媒層及び下流側触媒層は、共に酸化物担体粉末と貴金属とからなるものであり、担体基材の排ガス上流側と下流側に形成されている。両層ともに、酸化物担体としては、 Al2O3、TiO2、ZrO2、CeO2、CeO2−ZrO2複合酸化物、CeO2−ZrO2−Al2O3 複合酸化物などが例示されるが、酸素吸放出能（ OSC）を有し貴金属の粒成長も抑制できるCeO2を含む酸化物が好ましい。中でも高い OSCを有するCeO2−ZrO2複合酸化物が特に好ましい。CeO2−ZrO2複合酸化物の組成は制限されないが、原子比Ce：Zrが２：１近傍にあるものが特に望ましい。Zrが少なくなると耐久性が低下する傾向があり、Ceが少なくなると OSCが低下するとともに担持されている貴金属の粒成長が生じやすくなる傾向がある。また、Pr6O11、 La2O3などをさらに複合化したCeO2−ZrO2複合酸化物を用いることも好ましい。なお上流側触媒層及び下流側触媒層の酸化物担体は、両層に同種のものを用いてもよいし異種であってもよい。
【００１６】
上流側触媒層及び下流側触媒層の貴金属としては、共にPt、Pd、Rhなど従来用いられている貴金属を用いることができる。HCの酸化活性に優れるPt及びPdの少なくとも一方と、NOx の還元活性に優れるRhとの両方を併用することが特に好ましい。また上流側触媒層及び下流側触媒層における貴金属は、両層に同種のものを用いてもよいし異種であってもよい。
【００１７】
本発明の最大の特徴は、上流側触媒層における貴金属の重量百分率（酸化物担体粉末と貴金属との合計重量に対する貴金属の重量の割合）は下流側触媒層における貴金属の重量百分率より大きく、担体基材の単位体積当たりにおける触媒層の形成量は、上流側触媒層の方が下流側触媒層より少ないことにある。
【００１８】
上流部に貴金属を多く含有することで、上流部において貴金属と排ガスとが接触する確率が高まり、CO及びHCの酸化反応が起きる確率が高まる。そして一旦酸化反応が起きると、その着火が伝播して酸化反応がさらに進行する。また酸化反応は発熱反応であるため、その反応熱によって触媒が加熱されて昇温し、貴金属の活性温度域まで速やかに昇温されるという作用もある。したがって、上流側触媒層に貴金属を多く含有すれば、これらの相乗効果によって始動時における浄化活性が向上する。
【００１９】
さらに上流側触媒層を下流側触媒層より少なく形成することで、上流側における熱容量が小さくなるため早期暖機特性が向上し、上記作用と相乗して始動時における浄化活性がさらに向上する。そして詳細な理由は不明であるが、上流側触媒層を下流側触媒層より少なく形成することで、暖機後の浄化性能の低下も抑制することができる。
【００２０】
上流側触媒層は、排ガス流入側端面から10〜50mmの長さの範囲に形成することが望ましい。排ガス流入側端面から10mm未満の範囲で上流側触媒層を形成しても、早期暖機特性の向上には不十分である。また排ガス流入側端面から50mmを超えた範囲で上流側触媒層を形成しても、始動時の浄化活性の向上効果が飽和する。
【００２１】
上流側触媒層及び下流側触媒層の形成量は、上流側触媒層の方が下流側触媒層より少なければ特に制限されないが、両層ともに担体基材１リットルあたり40〜 400ｇの範囲が好ましい。形成量が少なすぎると担持密度が増大するために貴金属が粒成長しやすく耐久性が低下する。また形成量が多すぎると排気圧損が上昇するようになる。
【００２２】
上流側触媒層及び下流側触媒層の貴金属の含有量は、上流側触媒層の方が多ければ特に制限されないが、両層ともに、Ptの場合は 0.1〜10重量％が好ましく、Pdの場合は 0.1〜20重量％が好ましく、Rhの場合は0.05〜10重量％の範囲が好ましい。貴金属を多く含有するほど浄化活性は向上するものの、コストが増大するとともに粒成長しやすくなる。
【００２３】
本発明の触媒を製造するには、担体基材の一方の端面からスラリーを注入して上流側コート層を形成し、それに貴金属を担持して上流側触媒層を形成する。また他方の端面からスラリーを注入して下流側コート層を形成し、それに貴金属を担持して下流側触媒層を形成する方法がある。コート層を形成するには、通常のウォッシュコート法を用いることができる。また貴金属の担持には、吸着担持法、吸水担持法など従来と同様の担持法を用いることができる。酸化物担体粉末に予め貴金属を担持した触媒粉末を含むスラリーを上記のようにコートして、上流側触媒層又は下流側触媒層を形成してもよい。
【００２４】
またPt又はPdとRhとを同一の酸化物担体粒子に担持すると、Rhの活性が低下するという不具合がある。そこでRhは、Pt又はPdとは別の酸化物担体粒子に担持することが望ましい。このようにするには、Pt及びPdの少なくとも一方を酸化物担体粉末に担持した触媒粉末と、Rhを別の酸化物担体粉末に担持した触媒粉末とを混合して触媒層を形成すればよい。あるいは、Pt及びPdの少なくとも一方を酸化物担体粉末に担持した触媒粉末から下触媒層を形成し、その表面にRhを別の酸化物担体粉末に担持した触媒粉末から上触媒層を形成することも好ましい。なおRhを担持する酸化物担体としては、ZrO2あるいはLaなどで安定化された安定化ZrO2を用いるのが好ましい。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。
【００２６】
（実施例１）
図１及び図２に本実施例の排ガス浄化用触媒の構成を示す。この排ガス浄化用触媒は、コージェライトからなり３ミル、 600cpsi、直径 103mm、長さ 130mmのハニカム形状の担体基材１と、担体基材１の排ガス上流側に形成された上流側触媒層２と、上流側触媒層２の排ガス下流側に形成された下流側触媒層３と、から構成されている。上流側触媒層２は、排ガス流入側端面から30mmの長さの範囲に形成され、下流側触媒層３はその下流側の長さ 100mmの範囲に形成されている。また上流側触媒層２は、担体基材１の１リットルあたり43ｇ形成され、下流側触媒層３は担体基材の１リットルあたり 362ｇ形成されている。
【００２７】
以下、この触媒の製造方法を説明して、構成の詳細な説明に代える。
【００２８】
＜上流側スラリーの調製＞
市販のCeO2−ZrO2系複合酸化物（重量比CeO2：ZrO2： La2O3：Pr6O11＝60：30：３：７）粉末１kgをイオン交換水５リットルに分散させて撹拌し、そこへジニトロジアンミン白金溶液（Pt：4.4wt%）1227gを加えてさらに４時間撹拌した。次いで 120℃で蒸発乾固し、 350℃で２時間焼成後に粉砕して、Ptを 5.4重量％担持したPt（ 5.4）／CZ粉末を調製した。
【００２９】
また別に、Laで安定化されたZrO2（重量比ZrO2： La2O3＝95：５）粉末１kgをイオン交換水５リットルに分散させて撹拌し、そこへ硝酸ロジウム溶液（Rh：2.8wt%） 964gを加えてさらに４時間撹拌した。次いで 120℃で蒸発乾固し、 350℃で２時間焼成に粉砕して、Rhを2.7重量％担持したRh（ 2.7）／ZL粉末を調製した。
【００３０】
上記で調製されたPt（ 5.4）／CZ粉末 833ｇと、Rh（ 2.7）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇを秤量し、ボールミルにて３時間ミリングして上流側スラリーを調製した。
【００３１】
＜下流側スラリーの調製＞
一方、上記と同様にして、Ptを0.77重量％担持したPt（0.77）／CZ粉末と、Rhを0.39重量％担持したRh（0.39）／ZL粉末を調製した。そしてPt（0.77）／CZ粉末 833ｇと、Rh（0.39）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇを秤量し、ボールミルにて３時間ミリングして下流側スラリーを調製した。
【００３２】
＜触媒層の形成＞
先ず、担体基材１に触媒層を形成するために必要なスラリー量を求めた。上記した上流側スラリー及び下流側スラリーと同様の性状のスラリーを用意し、ハニカム通路が鉛直となるように載置された担体基材１の下端面から大型シリンダを用いてスラリーを注入し、上端面から溢れ出るまでに要するスラリー量（Ｍ）を測定した。
【００３３】
新しい担体基材１を用意してハニカム通路が鉛直となるように載置し、下端面から（Ｍ×30）／ 130の量の上流側スラリーを注入した後、下端面から吸引して余分なスラリーを除去し、 250℃で乾燥して上流側触媒層２を形成した。重量測定の結果、上流側触媒層２は担体基材１の１リットルあたり43ｇ形成されていた。
【００３４】
次いで担体基材１を上下逆に載置し、下端面から（Ｍ× 100）／ 130の量の下流側スラリーを注入した後、下端面から吸引して余分なスラリーを除去し、 250℃で乾燥して下流側触媒層３を形成した。重量測定の結果、下流側触媒層３は担体基材１の１リットルあたり 362ｇ形成されていた。
【００３５】
（実施例２）
上流側スラリーとして、Ptを 3.6重量％担持したPt（ 3.6）／CZ粉末 833ｇと、Rhを 1.8重量％担持したRh（ 1.8）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。また下流側スラリーとして、Ptを0.83重量％担持したPt（0.83）／CZ粉末 833ｇと、Rhを0.42重量％担持したRh（0.42）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。そして上流側触媒層２を担体基材１の１リットルあたり75ｇ形成し、下流側触媒層３を担体基材の１リットルあたり 325ｇ形成したこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の触媒を調製した。
【００３６】
（実施例３）
上流側スラリーとして、Ptを 2.7重量％担持したPt（ 2.7）／CZ粉末 833ｇと、Rhを1.35重量％担持したRh（1.35）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。また下流側スラリーとして、Ptを 0.9重量％担持したPt（ 0.9）／CZ粉末 833ｇと、Rhを0.45重量％担持したRh（0.45）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。そして上流側触媒層２を担体基材１の１リットルあたり 100ｇ形成し、下流側触媒層３を担体基材の１リットルあたり 300ｇ形成したこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の触媒を調製した。
【００３７】
（実施例４）
上流側スラリーとして、Ptを 1.8重量％担持したPt（ 1.8）／CZ粉末 833ｇと、Rhを 0.9重量％担持したRh（ 0.9）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。また下流側スラリーとして、Ptを1.08重量％担持したPt（1.08）／CZ粉末 833ｇと、Rhを0.54重量％担持したRh（0.54）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。そして上流側触媒層２を担体基材１の１リットルあたり 150ｇ形成し、下流側触媒層３を担体基材の１リットルあたり 250ｇ形成したこと以外は実施例１と同様にして、実施例４の触媒を調製した。
【００３８】
（実施例５）
上流側スラリーとして、Ptを 1.8重量％担持したPt（ 1.8）／CZ粉末 833ｇと、Rhを 0.9重量％担持したRh（ 0.9）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。また下流側スラリーとして、Ptを1.08重量％担持したPt（1.08）／CZ粉末 833ｇと、Rhを0.54重量％担持したRh（0.54）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。
【００３９】
そして上流側触媒層２を排ガス流入側端面から10mmの長さの範囲に形成し、下流側触媒層３をその下流側の長さ 120mmの範囲に形成するとともに、上流側触媒層２を担体基材１の１リットルあたり 150ｇ形成し、下流側触媒層３を担体基材の１リットルあたり 250ｇ形成したこと以外は実施例１と同様にして、実施例５の触媒を調製した。
【００４０】
（実施例６）
上流側スラリーとして、Ptを 1.8重量％担持したPt（ 1.8）／CZ粉末 833ｇと、Rhを 0.9重量％担持したRh（ 0.9）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。また下流側スラリーとして、Ptを1.08重量％担持したPt（1.08）／CZ粉末 833ｇと、Rhを0.54重量％担持したRh（0.54）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。
【００４１】
そして上流側触媒層２を排ガス流入側端面から50mmの長さの範囲に形成し、下流側触媒層３をその下流側の長さ80mmの範囲に形成するとともに、上流側触媒層２を担体基材１の１リットルあたり 150ｇ形成し、下流側触媒層３を担体基材の１リットルあたり 250ｇ形成したこと以外は実施例１と同様にして、実施例６の触媒を調製した。
【００４２】
（比較例１）
上流側スラリーとして、Ptを1.35重量％担持したPt（1.35）／CZ粉末 833ｇと、Rhを0.68重量％担持したRh（0.68）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。また下流側スラリーとして、Ptを1.35重量％担持したPt（1.35）／CZ粉末 833ｇと、Rhを0.68重量％担持したRh（0.68）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。そして上流側触媒層２を担体基材１の１リットルあたり 200ｇ形成し、下流側触媒層３を担体基材の１リットルあたり 200ｇ形成したこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の触媒を調製した。
【００４３】
（比較例２）
上流側スラリーとして、Ptを 0.9重量％担持したPt（ 0.9）／CZ粉末 833ｇと、Rhを0.45重量％担持したRh（0.45）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。また下流側スラリーとして、Ptを 2.7重量％担持したPt（ 2.7）／CZ粉末 833ｇと、Rhを1.35重量％担持したRh（1.35）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。そして上流側触媒層２を担体基材１の１リットルあたり 300ｇ形成し、下流側触媒層３を担体基材の１リットルあたり 100ｇ形成したこと以外は実施例１と同様にして、比較例２の触媒を調製した。
【００４４】
（比較例３）
上流側スラリーとして、Ptを0.77重量％担持したPt（0.77）／CZ粉末 833ｇと、Rhを0.39重量％担持したRh（0.39）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。また下流側スラリーとして、Ptを 5.4重量％担持したPt（ 5.4）／CZ粉末 833ｇと、Rhを 2.7重量％担持したRh（ 2.7）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。そして上流側触媒層２を担体基材１の１リットルあたり 350ｇ形成し、下流側触媒層３を担体基材の１リットルあたり50ｇ形成したこと以外は実施例１と同様にして、比較例３の触媒を調製した。
【００４５】
（比較例４）
上流側スラリーとして、Ptを 1.8重量％担持したPt（ 1.8）／CZ粉末 833ｇと、Rhを 0.9重量％担持したRh（ 0.9）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。また下流側スラリーとして、Ptを1.08重量％担持したPt（1.08）／CZ粉末 833ｇと、Rhを0.54重量％担持したRh（0.54）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。
【００４６】
そして上流側触媒層２を排ガス流入側端面から５mmの長さの範囲に形成し、下流側触媒層３をその下流側の長さ 125mmの範囲に形成するとともに、上流側触媒層２を担体基材１の１リットルあたり 150ｇ形成し、下流側触媒層３を担体基材の１リットルあたり 250ｇ形成したこと以外は実施例１と同様にして、比較例４の触媒を調製した。
【００４７】
（比較例５）
上流側スラリーとして、Ptを 1.8重量％担持したPt（ 1.8）／CZ粉末 833ｇと、Rhを 0.9重量％担持したRh（ 0.9）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。また下流側スラリーとして、Ptを1.08重量％担持したPt（1.08）／CZ粉末 833ｇと、Rhを0.54重量％担持したRh（0.54）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。
【００４８】
そして上流側触媒層２を排ガス流入側端面から65mmの長さの範囲に形成し、下流側触媒層３をその下流側の長さ65mmの範囲に形成するとともに、上流側触媒層２を担体基材１の１リットルあたり 150ｇ形成し、下流側触媒層３を担体基材の１リットルあたり 250ｇ形成したこと以外は実施例１と同様にして、比較例５の触媒を調製した。
【００４９】
＜試験・評価＞
各触媒の構成を表１にまとめて示す。各触媒は、担体基材１個あたりに担持されているPt及びRhの絶対量が同一である。
【００５０】
【表１】
2006205002.tif 000003
【００５１】
各実施例及び各比較例の触媒を 4.3Ｌのエンジンの排気系に並列に２個それぞれ装着し、 A/F＝14.6± 0.5の間で雰囲気変動させるとともに、触媒の入りガス温度が 950℃になるように制御しながら50時間保持する耐久試験を行った。
【００５２】
耐久試験後の各触媒を 2.4Ｌのエンジンの排気系にそれぞれ装着し、ストイキ雰囲気で燃焼するように制御しながら運転し、排ガス分析計にて、触媒前後の排ガス中の THC及びNOx の濃度を始動直後から連続的に測定した。そして THC及びNOx の浄化率が50％に到達するまでの時間をそれぞれ求め、各触媒層の形成量について整理した結果を図３に示す。また50％浄化到達時間のデータを上流側触媒層２の長さについて整理し、結果を図４に示す。さらに、触媒入りガス温度が 400℃になったときのHC及びNOx の浄化率を測定し、結果を図５に示す。
【００５３】
各実施例及び各比較例の触媒では、担持されている貴金属の絶対量は同一となるように調整してある。したがって図３から、上流側触媒層２の形成量が下流側触媒層３の形成量より多くなると50％浄化到達時間が長くなり、始動時の浄化性能が低いことがわかる。また図４から、上流側触媒層２の長さが10〜50mmの範囲が特に好ましいことも明らかである。
【００５４】
また図５から、上流側触媒層２の形成量が多くなると触媒暖機後の浄化率が低下していることがわかる。図５から、上流側触媒層２の形成量は 300ｇ／Ｌ未満であることが望ましいことがわかり、本発明のように上流側触媒層の形成量を下流側触媒層の形成量より少なくすることは、暖機後の浄化性能面からも好ましいことが明らかである。
【００５５】
（比較例６）
上流側スラリーとして、Ptを1.06重量％担持したPt（1.06）／CZ粉末 833ｇと、Rhを0.27重量％担持したRh（0.27）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。また下流側スラリーとして、Ptを1.06重量％担持したPt（1.06）／CZ粉末 833ｇと、Rhを0.56重量％担持したRh（0.56）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。そして上流側触媒層２を担体基材１の１リットルあたり 100ｇ形成し、下流側触媒層３を担体基材の１リットルあたり 300ｇ形成したこと以外は実施例１と同様にして、比較例６の触媒を調製した。
【００５６】
（比較例７）
上流側スラリーとして、Ptを 2.6重量％担持したPt（ 2.6）／CZ粉末 833ｇと、Rhを 1.3重量％担持したRh（ 1.3）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。また下流側スラリーとして、Ptを1.17重量％担持したPt（1.17）／CZ粉末 833ｇと、Rhを 0.6重量％担持したRh（ 0.6）／ZL粉末 444ｇと、γ-Al2O3粉末 111ｇと、アルミナゾル（固形分 10wt%）1110ｇと、イオン交換水24ｇとからなるものを用いた。そして上流側触媒層２を担体基材１の１リットルあたり 300ｇ形成し、下流側触媒層３を担体基材の１リットルあたり 100ｇ形成したこと以外は実施例１と同様にして、比較例７の触媒を調製した。
【００５７】
＜試験・評価＞
上流側触媒層２が、排ガス流入側端面から30mmの長さの範囲に形成され、下流側触媒層３がその下流側の長さ 100mmの範囲に形成されている触媒の中から、実施例３、比較例１〜３、比較例６、比較例７の触媒を選択し、それぞれ上記と同様にして50％浄化到達時間と 400℃における浄化率を測定した。結果を表２に示す。
【００５８】
【表２】
2006205002.tif 000004
【００５９】
表２より、比較例７の触媒のように、上流側触媒層の貴金属担持量が多くてもその形成量が下流側触媒層より多い場合には、比較例１〜２の触媒に比べて暖機性能は向上するものの、暖機後の浄化率が低下していることがわかる。また比較例６のように、上流側触媒層の形成量が下流側触媒層より少なくても、上流側触媒層の貴金属の担持量が比較例７より少ないと、比較例７より暖機性能が低下していることもわかる。
【００６０】
すなわち暖機性能と暖機後の浄化性能とを両立させるためには、上流側触媒層における貴金属の重量百分率（酸化物担体粉末と貴金属との合計重量に対する貴金属の重量の割合）を下流側触媒層における貴金属の重量百分率より大きく、担体基材の単位体積当たりにおける触媒層の形成量を、上流側触媒層の方が下流側触媒層より少なくする必要があることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の排ガス浄化用触媒は三元触媒に特に有用であるが、酸化触媒、NOx 吸蔵還元触媒、NOx 選択還元触媒などへの応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施例の排ガス浄化用触媒の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例の排ガス浄化用触媒の断面図である。
【図３】上流側触媒層の形成量と50％浄化到達時間との関係を示すグラフである。
【図４】上流側触媒層の長さと50％浄化到達時間との関係を示すグラフである。
【図５】上流側触媒層の形成量と暖機後の浄化率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１：担体基材            ２：上流側触媒層          ３：下流側触媒層
【図１】
2006205002.tif 000005
【図２】
2006205002.tif 000006
【図３】
2006205002.tif 000007
【図４】
2006205002.tif 000008
【図５】
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