(57)【要約】【課題】材料費の高騰を抑えつつ、排ガス温度が低い場合でもＳ吸蔵性能を良好に維持する。【解決手段】Ｓ吸蔵触媒２は、触媒担体と、この触媒担体に担持され、ＳＯ２をＳＯ３に酸化する触媒金属と、触媒担体に担持され、Ｓ成分を吸蔵するＳ吸蔵材とを備えている。このＳ吸蔵触媒２は、触媒担体にＳ吸蔵材が高濃度に担持された排ガス入口側の高濃度部２Ａと、触媒担体にＳ吸蔵材が該高濃度部よりも低濃度に担持された排ガス出口側の低濃度部２Ａとを有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒担体と、該触媒担体に担持され、ＳＯ２をＳＯ３に酸化する触媒金属と、該触媒担体に担持され、Ｓ成分を吸蔵するＳ吸蔵材とを備え、
前記触媒担体に前記Ｓ吸蔵材が高濃度に担持された排ガス入口側の高濃度部と、該触媒担体に前記Ｓ吸蔵材が該高濃度部よりも低濃度に担持された排ガス出口側の低濃度部とを有していることを特徴とするＳ吸蔵触媒。
【請求項２】
前記高濃度部には前記触媒金属が高濃度に担持され、前記低濃度部には前記触媒金属が該高濃度部よりも低濃度に担持されていることを特徴とする請求項１に記載のＳ吸蔵触媒。
【請求項３】
Ｓ吸蔵触媒の排ガス流れ方向における全長をＬとし、前記高濃度部の排ガス流れ方向における長さをＬ１としたとき、Ｌ／１５≦Ｌ１＜Ｌ／３の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のＳ吸蔵触媒。
【請求項４】
前記高濃度部における前記Ｓ吸蔵材の担持量が０．２〜０．４ｍｏｌ／リットルであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のＳ吸蔵触媒。
【請求項５】
前記高濃度部における前記触媒金属の担持量が３．５ｇ／リットル以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のＳ吸蔵触媒。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つに記載のＳ吸蔵触媒と、該Ｓ吸蔵触媒よりも排ガス下流側に配設されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、を備えていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＳ吸蔵触媒及び排ガス浄化装置に関し、特に、リーンバーンエンジンから排出される排ガスを浄化する際に好適に利用できるＳ吸蔵触媒及び排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の排ガス浄化触媒として、理論空燃比（ストイキ）の運転条件下において、排ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化と窒素酸化物（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−アルミナからなる多孔質担体層を形成し、その多孔質担体層に白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）などの触媒貴金属を担持させたものが広く知られている。
【０００３】
一方、近年、地球環境保護の観点から、自動車などの内燃機関から排出される排ガス中の二酸化炭素（ＣＯ２）が問題とされ、その解決策として酸素過剰雰囲気において希薄燃焼させるいわゆるリーンバーンが有望視されている。このリーンバーンにおいては、燃料の使用量を低減できるため、その燃焼排ガスであるＣＯ２の発生を抑制することができる。
【０００４】
ところで、排ガス浄化触媒の性能は、エンジンの設定空燃比（Ａ／Ｆ）によって大きく左右される。すなわち、空燃比の大きいリーン側では、燃焼後の排ガス中の酸素量が多くなるため、酸化作用が活発に、還元作用が不活発になる。このため、理論空燃比（ストイキ）において排ガス中のＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘを効率的に浄化しうる従来の三元触媒では、酸素過剰となるリーン雰囲気下においては、ＮＯｘの還元除去に対して充分な浄化性能を示さない。したがって、酸素過剰雰囲気下においてもＮＯｘを効率的に浄化しうる、リーンバーンエンジン用の排ガス浄化触媒が望まれていた。
【０００５】
このようなリーンバーン用の排ガス浄化触媒として、バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属等よりなるＮＯｘ吸蔵材とＰｔ等の貴金属とを多孔質担体上に担持したＮＯｘ吸蔵還元型触媒が実用化されている。このリーンバーンエンジン用のＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、三元触媒とは異なり、酸素過剰の排ガスであっても、ＮＯｘを効率良く吸蔵、還元して浄化する。
【０００６】
ところが、排ガス中には、燃料中に含まれる硫黄（Ｓ）が燃焼することで生成したＳＯ２が含まれる。このＳＯ２は、高温の排ガス中で貴金属により酸化されてＳＯ３となる。そして、このＳＯ３は、排ガス中に含まれる水蒸気により硫酸となる。こうして排ガス中にＳＯ３や硫酸が生成すると、ＮＯｘ吸蔵材との反応により亜硫酸塩や硫酸塩が生成し、これによりＮＯｘ吸蔵材が被毒劣化することが明らかとなった。このようにＮＯｘ吸蔵材がＳ被毒により劣化すると、もはやＮＯｘを吸蔵することができなくなり、耐久後のＮＯｘ浄化性能が低下してしまう。
【０００７】
そこで、排ガスからＳ成分を吸蔵するＳ吸蔵触媒をＮＯｘ吸蔵還元型触媒の前段に配設した排ガス浄化装置が知られている(例えば、特許文献１参照)。
【０００８】
この排ガス浄化装置におけるＳ吸蔵触媒は、アルミナよりなる担体上に、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属やカルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属よりなるＳ吸蔵材と、白金やパラジウム等の触媒貴金属とを担持したものである。このようなＳ吸蔵触媒によれば、排ガス中のＳ成分を吸蔵することができるので、このＳ吸蔵触媒をＮＯｘ吸蔵還元型触媒の前段に配設することで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＳ被毒を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００６−１４４６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、排ガス温度が２５０℃程度以下と低くなると、触媒貴金属によるＳＯ２からＳＯ３への転化反応が不十分となる。ＳＯ２はＳＯ３よりも酸性度が低い。一方、アルカリ金属やアルカリ土類金属よりなるＳ吸蔵材は、ＳＯ３よりも酸性度の低いＳＯ２を吸蔵し難い。このため、Ｓ吸蔵触媒の流入ガス温度が低い場合、Ｓ吸蔵触媒によるＳ吸蔵性能が低下し、多くのＳＯ２がＳ吸蔵触媒を素通りしてしまう。そうすると、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＳ被毒を効果的に抑制することができず、その結果、耐久後のＮＯｘ浄化性能が低下してしまう。
【００１０】
仮にＳ吸蔵触媒に触媒貴金属を過剰に担持させれば、低温時におけるＳＯ３転化率の低下を抑えて、上記問題を解消しうる。しかし、これでは、触媒貴金属は高価であるため、材料費の高騰を招く。
【００１１】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、材料費の高騰を抑えつつ、排ガス温度が低い場合でもＳ吸蔵性能を良好に維持することのできるＳ吸蔵触媒を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明のＳ吸蔵触媒は、触媒担体と、該触媒担体に担持され、ＳＯ２をＳＯ３に酸化する触媒金属と、該触媒担体に担持され、Ｓ成分を吸蔵するＳ吸蔵材とを備え、前記触媒担体に前記Ｓ吸蔵材が高濃度に担持された排ガス入口側の高濃度部と、該触媒担体に前記Ｓ吸蔵材が該高濃度部よりも低濃度に担持された排ガス出口側の低濃度部とを有していることを特徴とするものである。
【００１３】
Ｓ吸蔵材が高濃度に担持された高濃度部においては、高濃度になった分だけＳ吸蔵材の塩基性が強い。Ｓ吸蔵材の塩基性が強ければ、ＳＯ３よりも酸性度の低いＳＯ２であっても良好に吸蔵することができる。Ｓ吸蔵材に吸蔵されたＳＯ２であれば、触媒金属により時間をかけてＳＯ３に酸化することができる。そして、触媒金属により酸化された酸性度の高いＳＯ３であれば、低濃度部におけるＳ吸蔵材に確実に吸蔵させることができる。
【００１４】
このため、Ｓ吸蔵材が高濃度に担持された高濃度部を排ガス入口側に有し、かつ、Ｓ吸蔵材が低濃度に担持された低濃度部を排ガス出口側に有する、本発明のＳ吸蔵触媒によれば、排ガス中のＳＯ２を高濃度部のＳ吸蔵材で確実に吸蔵するとともに、吸蔵したＳＯ２を触媒金属で時間をかけてＳＯ３に酸化し、そのＳＯ３を低濃度部のＳ吸蔵材で確実に吸蔵することができる。したがって、触媒金属によるＳＯ２からＳＯ３への転化率が低くなる低温度時においても、Ｓ吸蔵性能を良好に維持することが可能となる。
【００１５】
また、本発明のＳ吸蔵触媒では、低温時におけるＳＯ３転化率の低下を抑えるべく、触媒金属を過剰に担持させる必要がないので、材料費が高騰することもない。
【００１６】
本発明のＳ吸蔵触媒において、前記高濃度部には前記触媒金属が高濃度に担持され、前記低濃度部には前記触媒金属が該高濃度部よりも低濃度に担持されていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、高濃度部にＳ吸蔵材と共に触媒金属が高濃度に担持されているので、高濃度部のＳ吸蔵材に吸蔵されたＳＯ２を触媒金属でより効率的にＳＯ３に酸化することができる。また、低濃度部には触媒金属が低濃度ながら担持されているので、仮に高濃度部を素通りしたＳＯ２があっても、そのＳＯ２を低濃度部の触媒金属でＳＯ３に酸化することができる。しかも、低濃度部には触媒金属が低濃度に担持されているので、Ｓ吸蔵触媒の全体に触媒金属を高濃度に担持させる場合と比較して、材料費の高騰を抑えることができる。
【００１８】
本発明のＳ吸蔵触媒において、Ｓ吸蔵触媒の排ガス流れ方向における全長をＬとし、前記高濃度部の排ガス流れ方向における長さをＬ１としたとき、Ｌ／１５≦Ｌ１＜Ｌ／３の関係を満たすことが好ましい。Ｓ吸蔵触媒の全長Ｌと、高濃度部の長さＬ１との関係が、Ｌ／１５≦Ｌ１＜Ｌ／３を満たせば、後述する実施例で示されるように、Ｓ吸蔵触媒におけるＳ吸蔵性能を確実に高く維持することができる。
【００１９】
本発明のＳ吸蔵触媒において、前記高濃度部における前記Ｓ吸蔵材の担持量が０．２〜０．４ｍｏｌ／リットルであることが好ましい。高濃度部におけるＳ吸蔵材の担持量が０．２〜０．４ｍｏｌ／リットルであれば、後述する実施例で示されるように、Ｓ吸蔵触媒におけるＳ吸蔵性能を確実に高く維持することができる。
【００２０】
本発明のＳ吸蔵触媒において、前記高濃度部における前記触媒金属の担持量が３．５ｇ／リットル以上であることが好ましい。高濃度部における触媒金属の担持量が３．５ｇ／リットル以上であれば、後述する実施例で示されるように、Ｓ吸蔵触媒におけるＳ吸蔵性能を確実に高く維持することができる。
【００２１】
本発明の排ガス浄化装置は、本発明のＳ吸蔵触媒と、該Ｓ吸蔵触媒よりも排ガス下流側に配設されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、を備えていることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の排ガス浄化装置によれば、排ガス温度が低い場合であっても、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の前段に配設されたＳ吸蔵触媒におけるＳ吸蔵性能を良好に維持することができ、したがってＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＳ被毒を良好に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
よって、本発明のＳ吸蔵触媒によれば、材料費の高騰を抑えつつ、排ガス温度が低い場合でもＳ吸蔵性能を良好に維持することができる。また、本発明の排ガス浄化装置によれば、材料費の高騰を抑えつつ、排ガス温度が低い場合でもＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＳ被毒を良好に抑制することができる。
【００２４】
したがって、本発明の排ガス浄化触媒は、長期間にわたって、リーンバーンエンジンから排出される排ガス中のＮＯｘを効率良く吸蔵、還元して浄化することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００２６】
本実施形態に係るＳ吸蔵触媒は、触媒担体と、触媒担体に担持され、ＳＯ２をＳＯ３に酸化する触媒金属と、触媒担体に担持され、Ｓ成分を吸蔵するＳ吸蔵材とを備えている。
【００２７】
触媒担体の材質として、所定の耐熱性を有するものであれば特に限定されず、例えばコージェライトやＳｉＣ等のセラミックスや金属とすることができる。また、触媒担体の形状も特に限定されず、例えばストレートフロー型、フィルター型やその他の形状とすることができる。
【００２８】
触媒金属は、排ガス中のＳＯ２やＳ吸蔵材に吸蔵されたＳＯ２をＳＯ３に酸化するものである。この触媒金属としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）や銀（Ａｇ）等の貴金属及び鉄（Ｆｅ）等から選ばれる少なくとも一種とすることができる。ただし、ＳＯ２からＳＯ３への反応性を高める観点より、少なくとも白金を含むことが好ましい。
【００２９】
Ｓ吸蔵材は、排ガス中のＳ成分（硫黄成分、ＳＯ２やＳＯ３等のＳＯｘ等）を吸蔵するものである。このＳ吸蔵材としては、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）等のアルカリ金属及びマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）やバリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一種とすることができる。ただし、Ｓ吸蔵性能を高める観点より、Ｂａ、Ｍｇ及びＫから選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００３０】
触媒担体に対する触媒金属及びＳ吸蔵材の担持方法は特に限定されず、従来と同様の方法を採用することができる。例えば、比表面積の大きい多孔質セラミックスを触媒担体上にコートし、このコート層に触媒金属及びＳ吸蔵材を担持させることができる。なお、コート層の材料としては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、セリア（ＣｅＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）及びゼオライト等から選ばれる少なくとも一種とすることができる。これらの中では、比表面積の高いアルミナや、塩基性度の高いジルコニアが特に好ましい。また、コート量は、３０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．以上とすることが好ましく、１００ｇ／Ｌ−ｃａｔ．以上とすることがより好ましい。
【００３１】
そして、本実施形態に係るＳ吸蔵触媒は、排ガス入口側の高濃度部と、排ガス出口側の低濃度部とを有している。
【００３２】
高濃度部には、触媒担体にＳ吸蔵材が高濃度に担持されている。このため、高濃度部においては、Ｓ吸蔵材の塩基性が強くなっている。したがって、ＳＯ３よりも酸性度の低いＳＯ２を高濃度部のＳ吸蔵材で良好に吸蔵することができる。すなわち、この高濃度部におけるＳ吸蔵材は、排ガス中のＳＯ２を吸蔵するという主機能を有する。
【００３３】
低濃度部には、触媒担体にＳ吸蔵材が高濃度部よりも低濃度に担持されている。この低濃度部におけるＳ吸蔵材は、高濃度部のＳ吸蔵材で吸蔵されたＳＯ２が時間をかけて触媒金属により酸化されることで生成した、ＳＯ３を吸蔵するという主機能を有する。
【００３４】
ここに、触媒金属は、Ｓ吸蔵材の全体に均一濃度で担持させてもよいし、あるいは高濃度部のみに担持させてもよい。ただし、Ｓ吸蔵触媒のＳ吸蔵性能をより高める観点より、高濃度部には触媒金属が高濃度に担持され、低濃度部には触媒金属が該高濃度部よりも低濃度に担持されていることが好ましい。これにより、高濃度部のＳ吸蔵材に吸蔵されたＳＯ２を高濃度に担持された触媒金属でより効率的にＳＯ３に酸化することができる。また、仮に高濃度部のＳ吸蔵材に吸蔵されずに素通りしたＳＯ２があっても、そのＳＯ２を低濃度部の触媒金属でＳＯ３に酸化することもできる。
【００３５】
Ｓ吸蔵触媒の全体に占める高濃度部の割合、及び高濃度部におけるＳ吸蔵材や触媒金属の担持量は、Ｓ吸蔵触媒におけるＳ吸蔵性能を高めるべく、適切に設定することが好ましい。
【００３６】
すなわち、Ｓ吸蔵触媒の排ガス流れ方向における全長をＬとし、高濃度部の排ガス流れ方向における長さをＬ１としたとき、Ｌ／１５≦Ｌ１＜Ｌ／３の関係を満たすことが好ましい。高濃度部の長さＬ１がＬ／１５よりも短くなると、ＳＯ２の吸着能及びＳＯ３転化能が低くなるため、Ｓ吸蔵性能が低下する。一方、高濃度部の長さＬ１がＬ／３以上の長さになると、ＳＯ２の吸着能及びＳＯ３転化能は高くなるが、ＳＯ３吸着サイトが減少するため、Ｓ吸蔵性能が低下する。
【００３７】
また、高濃度部におけるＳ吸蔵材の担持量は、０．２〜０．４ｍｏｌ／リットルであることが好ましい。高濃度部におけるＳ吸蔵材の担持量が０．２ｍｏｌ／リットル未満になると、ＳＯ２の吸着量が少なくなるため、Ｓ吸蔵性能が低下する。一方、高濃度部におけるＳ吸蔵材の担持量が０．４ｍｏｌ／リットルを超えると、Ｓ吸蔵触媒の全体におけるＳ吸蔵材の担持量を過度に増大することを抑える場合に、低濃度部におけるＳ吸蔵材の担持量が非常に少なくなるため、Ｓ吸蔵性能が低下する。
【００３８】
さらに、高濃度部における触媒金属の担持量は、３．５ｇ／リットル以上であることが好ましく、４．０ｇ／リットル以上であることがより好ましく、５．０ｇ／リットル以上であることが特に好ましい。高濃度部における触媒金属の担持量が３．５ｇ／リットル未満になると、ＳＯ２酸化能が低くなるため、Ｓ吸蔵性能が低下する。なお、高濃度部における触媒金属の担持量を必要以上に多くしても、コストの高騰を招くだけである。このため、高濃度部における触媒金属の担持量の上限は、１０．０ｇ／リットルとすることが好ましく、５．０ｇ／リットルとすることがより好ましい。
【００３９】
なお、本実施形態に係るＳ吸蔵触媒には、必要に応じて他の成分を配合してもよい。
【００４０】
かかる構成を有する本実施形態のＳ吸蔵触媒によれば、低温時におけるＳＯ３転化率の低下を抑えるべく触媒金属を過剰に担持させることなく、排ガス中のＳＯ２を高濃度部のＳ吸蔵材で確実に吸蔵するとともに、吸蔵したＳＯ２を触媒金属で時間をかけてＳＯ３に酸化し、そのＳＯ３を低濃度部のＳ吸蔵材で確実に吸蔵することができる。したがって、コストの高騰を抑えつつ、触媒金属によるＳＯ２からＳＯ３への転化率が低くなる低温度時においても、Ｓ吸蔵性能を良好に維持することが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態の排ガス浄化装置は、本実施形態のＳ吸蔵触媒と、このＳ吸蔵触媒よりも排ガス下流側に配設されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、を備えている。この排ガス浄化装置によれば、排ガス温度が低い場合であっても、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の前段に配設されたＳ吸蔵触媒におけるＳ吸蔵性能を良好に維持することができるので、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＳ被毒を良好に抑制することが可能となる。
【００４２】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒としては特に限定されず、従来と同様のものを採用することができる。例えば、多孔質酸化物からなる担体と、この担体に担持された貴金属と、この担体に担持されたアルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれる少なくとも１種のＮＯｘ吸蔵材とを含む構成とすることができる。
【００４３】
担体に用いることのできる多孔質酸化物としては、例えば、アルミナ、ゼオライト、シリカ（ＳｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）やチタニア（ＴｉＯ２）を挙げることができる。
【００４４】
担体に担持させる貴金属は、主に、排ガス中のＣＯ、ＨＣを酸化するとともに、排ガス中のＮＯｘの主成分たるＮＯをＮＯ２に酸化してＮＯｘ吸蔵材に吸蔵させ易くする役割を果たす。このような貴金属の種類としては、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、ＩｒやＲｕ等を挙げることができる。
【００４５】
担体に担持させるＮＯｘ吸蔵材は、燃料リーン雰囲気下でＮＯｘを吸蔵し、燃料ストイキ〜リッチ雰囲気下でＮＯｘを放出する役割を果たし、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれる少なくとも１種以上を用いることができる。アルカリ金属としてはＬｉ、ＮａやＫを、アルカリ土類金属としてはＭｇ、ＣａやＢａを、希土類元素としてはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、ＰｒやＮｄ等をそれぞれ例示できる。
【００４６】
Ｓ吸蔵触媒とＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、１つの触媒コンバータに組み込んでもよいし、あるいはそれぞれ別々の触媒コンバータに組み込んで、この２つの触媒コンバータを排ガス流路中に直列に配置させてもよい。
【００４７】
したがって、本実施形態に係るＳ吸蔵触媒及び排ガス浄化装置は、リーンバーンエンジンから排出する排ガス浄化用に好適に利用することができる。
【実施例】
【００４８】
上述した実施形態に基づいて、本発明に係るＳ吸蔵触媒及び排ガス浄化装置の一態様であるリーンバーンエンジン用の排ガス浄化装置を、実施例として作製した。
【００４９】
（実施例１）
図１は、本実施例に係る排ガス浄化装置１０を組み込んだ排ガス浄化システムである。この排ガス浄化システムにおいては、エンジン２０からの排気ガスが流れる排気流路２１に燃料添加システム２２が組み込まれるとともに、この燃料添加システム２２よりも下流側の排気流路２１に排ガス浄化装置１０が組み込まれている。
【００５０】
燃料添加システム２２は、排ガス中に、ＨＣやＣＯ等の還元成分を発生させるための還元剤としての燃料を供給するもので、この燃料添加システム２２には、燃料ポンプ２３を介して、エンジン２０からの燃料が供給されるようになっている。
【００５１】
排ガス浄化装置１０は、触媒コンバータ１と、この触媒コンバータ１内の排ガス上流側に配設されたＳ吸蔵触媒２と、この触媒コンバータ１内の排ガス下流側に配設されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒３とから構成されている。
【００５２】
Ｓ吸蔵触媒２は、ストレートフロー型のコージェライト製基材上にコート層をコートしてなる触媒担体と、この触媒担体上に担持された触媒金属としての白金（Ｐｔ）及びＳ吸蔵材としてのバリウム（Ｂａ）とから構成されている。
【００５３】
ここに、コート層はγ−アルミナとジルコニアとを含んでおり、コート量は１５０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．とした。また、Ｓ吸蔵触媒２全体としてのＰｔ担持量は、２．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．とし、同じくＳ吸蔵触媒２全体としてのＢａ担持量は０．１ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．とした。
【００５４】
そして、本実施例のＳ吸蔵触媒２は、図２に模式的に示されるように、排ガス入口側の高濃度部２Ａと、排ガス出口側の低濃度部２Ｂとを有している。高濃度部２Ａにおいては、触媒担体にＳ吸蔵材としてのＢａと、触媒金属としてのＰｔとがそれぞれ高濃度に担持されている。また、低濃度部２Ｂにおいては、触媒担体にＳ吸蔵材としてのＢａと、触媒金属としてのＰｔとがそれぞれ低濃度に担持されている。
【００５５】
具体的には、高濃度部２Ａにおいて、Ｂａ担持量は０．３ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．とし、Ｐｔ担持量は５．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．とした。また、低濃度部２Ｂにおいて、Ｂａ担持量は０．０５ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．とし、Ｐｔ担持量は１．２５ｇ／Ｌ−ｃａｔ．とした。
【００５６】
また、高濃度部２Ａの排ガス流れ方向（図２のＰ矢印方向）における長さＬ１は１０ｍｍとし、低濃度部２Ｂの排ガス流れ方向における長さＬ２は４０ｍｍとした。したがって、Ｓ吸蔵触媒の全長Ｌ（＝５０ｍｍ）と高濃度部の長さＬ１との関係は、Ｌ１＝Ｌ／５とした。
【００５７】
本実施例のＳ吸蔵触媒２は、以下のようにして製造した。
【００５８】
まず、γ−アルミナとジルコニアとの混合粉末（混合比率は、質量比で、γ−アルミナ：ジルコニア＝１：２）を所定の方法でスラリー化し、このスラリーを所定形状のコージェライト製基材にコートして、担体前駆体を作製した。そして、この担体前駆体を乾燥後、焼成して、触媒担体とした。
【００５９】
その後、この触媒担体の一端側の所定部位を、所定の高濃度の酢酸バリウム水溶液に浸漬して、乾燥後、焼成した。また、触媒担体の一端側の所定部位を、所定の高濃度のジニトロジアミン白金硝酸溶液に浸漬して、乾燥後、焼成した。こうして、触媒担体の一端側に、Ｂａ及びＰｔが高濃度に担持された高濃度部２Ｂを形成した。
【００６０】
次いで、触媒担体の他端側の残部を、所定の低濃度の酢酸バリウム水溶液に浸漬して、乾燥後、焼成した。また、触媒担体の他端側の残部を、所定の低濃度のジニトロジアミン白金硝酸溶液に浸漬して、乾燥後、焼成した。こうして、触媒担体の他端側に、Ｂａ及びＰｔが低濃度に担持された低濃度部２Ｂを形成し、本実施例のＳ吸蔵触媒を完成した。
【００６１】
また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３は、Ａｌ２Ｏ３よりなる多孔質担体上に、ＮＯｘ吸蔵材としてのＢａ及びＫと、貴金属としてのＰｔとを担持してなるものである。ＮＯｘ吸蔵材の担持量はＢａ：０．１ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．、Ｋ：０．１ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．であり、Ｐｔの担持量は３．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．である。
【００６２】
（実施例２）
高濃度部２ＡのみにＰｔを担持させて高濃度部２ＡにおけるＰｔ担持量を１０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．とし、低濃度部２ＢにおけるＰｔ担持量を０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．とすること以外は、実施例１と同様のＳ吸蔵触媒２とした。
【００６３】
なお、高濃度部２Ａの長さＬ１は、実施例１と同様、１０ｍｍとした。また、Ｓ吸蔵触媒２全体としてのＰｔ担持量及びＢａ担持量は、実施例１と同様、それぞれ２．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．及び０．１ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．とした。
【００６４】
（実施例３）
Ｓ吸蔵触媒２の全体にＰｔを均一濃度（２．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．）で担持させること以外は、実施例１と同様のＳ吸蔵触媒とした。
【００６５】
なお、高濃度部２Ａの長さＬ１は、実施例１と同様、１０ｍｍとした。また、Ｓ吸蔵触媒２全体としてのＰｔ担持量及びＢａ担持量は、実施例１と同様、それぞれ２．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．及び０．１ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．とした。
【００６６】
（比較例）
Ｓ吸蔵触媒の全体にＰｔ及びＢａをそれぞれ均一濃度で担持すること以外は、実施例１と同様のＳ吸蔵触媒とした。なお、Ｓ吸蔵触媒全体としてのＰｔ担持量及びＢａ担持量は、実施例と同様、それぞれ２．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．及び０．１ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．とした。
【００６７】
（実施例１〜３及び比較例の性能評価）
Ｓ吸蔵性能を評価するために、φ３０ｍｍ×Ｌ５０ｍｍのテストピースサイズにすること以外は、それぞれ実施例１〜３及び比較例と同様にして、実施例１〜３及び比較例のＳ吸蔵触媒に係る試験材を準備した。
【００６８】
そして、各試験材について、ＳＯ２からＳＯ３への転化率を調べた。このＳＯ２→ＳＯ３転化試験は、リーン排ガスを模擬した２５０℃定常のリーン雰囲気のモデルガスにＳＯ２を流入し、この中に試験材を置くことにより行った。なお、試験時間は１８０分である。また、試験雰囲気のガス組成は、ＳＯ２：１００ｐｐｍ、ＮＯ：２００ｐｐｍ、Ｃ３Ｈ６：２００ｐｐｍ、Ｏ２：１０％、ＣＯ２：１０％、Ｈ２Ｏ：５％、Ｎ２：残部であり、流量：５０リットル／ｍｉｎである。
【００６９】
また、各試験材について、Ｓ吸蔵性能を調べた。
【００７０】
これらの結果が表１に示されるように、実施例１〜３に係るＳ吸蔵触媒は、いずれもＳＯ２からＳＯ３への転化率及びＳ吸蔵性能ともに、比較例に係るＳ吸蔵触媒よりも優れていた。
【００７１】
【表１】
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【００７２】
（Ｐｔ量及びＢａ量におけるＳＯ２→ＳＯ３転化率の確認）
φ３０ｍｍ×Ｌ５０ｍｍのテストピースサイズにし、かつ、Ｐｔ及びＢａをそれぞれ触媒全体に均一濃度で担持すること以外は、実施例１と同様にして、Ｓ吸蔵触媒試験材を準備した。
【００７３】
そして、各試験材について、前述したのと同様のＳＯ２→ＳＯ３転化試験を行って、ＳＯ２からＳＯ３への転化率を調べた。
【００７４】
その結果が示される図３からわかるように、Ｓ吸蔵触媒全体におけるＰｔ担持量は３．５ｇ／Ｌ−ｃａｔ．以上であることが好ましい。ＰｔとＢａとを組み合わせることにより、ＳＯ２→ＳＯ３転化率は向上し、ＰｔとＢａとを組み合わせるときのＢａ担持量は０．２ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．以上が好ましい。
【００７５】
これらのことは、ＳＯ２からＳＯ３への転化反応が困難な低温時においては、高濃度のＢａが有効であることを示している。すなわち、高濃度のＢａによりＳＯ２を直接吸着することで、ＳＯ２からＳＯ３への転化反応の時間を十分に確保することができ、ＳＯ３転化率が向上する。また、Ｂａ担持量が０．２ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．未満においては、ＳＯ２の直接吸着が不十分となるため、ＳＯ３転化率が低下する。一方、Ｂａ担持量が０．２ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．以上においては、Ｐｔ担持量が３．５ｇ／Ｌ−ｃａｔ．未満ではＳＯ２からＳＯ３への転化速度が低下するために、ＳＯ３転化率が低下する。
【００７６】
（高濃度部の長さＬ１についてのＳＯ２→ＳＯ３転化率及びＳ吸蔵性能の確認）
φ３０ｍｍ×Ｌ５０ｍｍのテストピースサイズにし、高濃度部２Ａの長さＬ１を０、１／１５、２／１５、１／５、４／１５、１／３、２／５と種々変更すること以外は、前記実施例１と同様にして、Ｓ吸蔵触媒試験材を準備した。
【００７７】
なお、高濃度部２ＡにおけるＰｔ担持量は５．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．に固定し、触媒全体としてのＰｔ担持量は２．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．に固定した。また、高濃度部２ＡにおけるＢａ担持量は０．３ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．に固定し、触媒全体としてのＢａ担持量は０．１ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．に固定した。このため、高濃度部２Ａの長さＬ１が長くなるに連れて、低濃度部２ＢにおけるＰｔ担持量及びＢａ担持量は減少する。
【００７８】
また、高濃度部２Ａの長さＬ１を０としたものは、前記比較例に相当するものである。
【００７９】
そして、各試験材について、前述したのと同様の試験を行って、ＳＯ２からＳＯ３への転化率及びＳ吸蔵性能を調べた。
【００８０】
これらの結果が示される図４及び図５からわかるように、Ｓ吸蔵触媒の全長をＬと、高濃度部２Ａの長さＬ１との関係は、Ｌ／１５≦Ｌ１＜Ｌ／３であることが好ましい。Ｌ１がＬ／１５よりも短くなると、ＳＯ２の吸着能及びＳＯ３転化能が低くなるため、Ｓ吸蔵性能が低下する。一方、Ｌ１が３／Ｌ以上の長さになると、ＳＯ２の吸着能及びＳＯ３転化能が高いが、低濃度部２ＢにおけるＢａ担持量が０ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．になるためにＳＯ３吸着サイトが減少し、Ｓ吸蔵性能が低下する。
【００８１】
（Ｂａ担持量についてのＳ吸蔵性能の確認）
φ３０ｍｍ×Ｌ５０ｍｍのテストピースサイズにし、高濃度部２ＡにおけるＢａ担持量を０．１、０．２、０．３、０．４、０．５ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．と種々変更すること以外は、前記実施例１と同様にして、Ｓ吸蔵触媒試験材を準備した。
【００８２】
ここに、高濃度部２ＡにおけるＢａ担持量を０．１ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．としたものは、前記比較例に相当するものである。また、高濃度部２ＡにおけるＢａ担持量を０．５ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．としたものは、低濃度部２ＢにおけるＢａ担持量が０ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．となる。
【００８３】
なお、高濃度部２Ａの長さＬ１は全長Ｌの１／５とし、触媒全体におけるＢａ担持量は０．１ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．に固定した。また、高濃度部２ＡにおけるＰｔ担持量は５．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．に固定し、低濃度部２ＢにおけるＰｔ担持量は１．２５ｇ／Ｌ−ｃａｔ．に固定した。
【００８４】
そして、各試験材について、前述したのと同様の試験を行って、Ｓ吸蔵性能を調べた。
【００８５】
その結果が示される図６からわかるように、高濃度部２ＡにおけるＢａ担持量は０．２〜０．４ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．の範囲が好ましい。高濃度部２ＡにおけるＢａ担持量が０．２ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．未満では、ＳＯ２の吸着量が少ないためにＳ吸蔵性能が低下する。一方、高濃度部２ＡにおけるＢａ担持量は０．４ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．を超えると、低濃度部２ＢにおけるＢａ担持量が非常に少なくなるため、Ｓ吸蔵性能が低下する。
【００８６】
（Ｐｔ担持量についてのＳ吸蔵性能の確認）
φ３０ｍｍ×Ｌ５０ｍｍのテストピースサイズにし、高濃度部２ＡにおけるＰｔ担持量を２．０、３．５、８．０、１０．ｇ／Ｌ−ｃａｔ．と種々変更すること以外は、前記実施例１と同様にして、Ｓ吸蔵触媒試験材を準備した。
【００８７】
ここに、高濃度部２ＡにおけるＰｔ担持量を２．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．としたものは、前記比較例に相当するものである。また、高濃度部２ＡにおけるＰｔ担持量を１０．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．としたものは、低濃度部２ＢにおけるＰｔ担持量が０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．となる。
【００８８】
なお、高濃度部２Ａの長さＬ１は全長Ｌの１／５とし、触媒全体におけるＰｔ担持量は２．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．に固定した。また、高濃度部２ＡにおけるＢａ担持量は０．３ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．に固定し、低濃度部２ＢにおけるＢａ担持量は０．０５ｍｏｌ／Ｌ−ｃａｔ．に固定した。
【００８９】
そして、各試験材について、前述したのと同様の試験を行って、Ｓ吸蔵性能を調べた。
【００９０】
その結果が示される図７からわかるように、高濃度部２ＡにおけるＰｔ担持量は３．５ｇ／Ｌ−ｃａｔ．以上であることが好ましく、４．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．以上であることがより好ましく、５．０ｇ／Ｌ−ｃａｔ．以上であることが特に好ましい。高濃度部２ＡにおけるＰｔ担持量が３．５ｇ／Ｌ−ｃａｔ．未満では、ＳＯ２の酸化能が低いためにＳ吸蔵性能が低下する。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本実施例のＳ吸蔵触媒及び排ガス浄化触媒を適用した排ガス浄化システムの全体構成を説明する模式図である。
【図２】本実施例のＳ吸蔵触媒の構成を説明する模式図である。
【図３】Ｐｔ担持量及びＢａ担持量と、ＳＯ２→ＳＯ３転化率との関係を示すグラフである。
【図４】高濃度部の長さ（Ｌ１）と、ＳＯ２→ＳＯ３転化率との関係を示すグラフである。
【図５】高濃度部の長さ（Ｌ１）と、Ｓ吸蔵性能との関係を示すグラフである。
【図６】高濃度部のＢａ担持量と、Ｓ吸蔵性能との関係を示すグラフである。
【図７】高濃度部のＰｔ担持量と、Ｓ吸蔵性能との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９２】
２…Ｓ吸蔵触媒                  ３…ＮＯｘ吸蔵還元型触媒      
１０…排ガス浄化装置      ２Ａ…高濃度部          ２Ｂ…低濃度部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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