(57)【要約】【課題】熱耐久性の高いハニカム構造の自動車用ＮＯｘ触媒を提供する。【解決手段】アンモニアを還元剤として使用する自動車用ＮＯｘ触媒１０であって、主要な触媒成分としてＶ２Ｏ５，ＷＯ３と、担体成分としてＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２を含み、さらに５〜１５ｗｔ％のＭｇＯが添加され、ハニカム形状に焼成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニアを還元剤として使用する自動車用ＮＯｘ触媒であって、主要な触媒成分としてＶ２Ｏ５，ＷＯ３と、担体成分としてＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２を含み、さらにＭｇＯが添加され、ハニカム形状に焼成されていることを特徴とする自動車用耐熱性ＮＯｘ触媒。
【請求項２】
前記ＭｇＯの添加量が５〜１５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用耐熱性ＮＯｘ触媒。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車のエンジンの排気通路に設けられるＮＯｘ触媒に係り、特に耐熱性が改善された自動車用ＮＯｘ触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジンから排出される排気中の窒素酸化物を浄化するためにＮＯｘ触媒が使用されている。従来のＮＯｘ触媒としては、例えば、ハニカム構造のセラミックス担体（コージェライトと呼ばれる多孔性成形体）の表面、すなわち排気が触れる面に、触媒成分を付着させたもの（従来例１）が知られている。
【０００３】
また下記特許文献１に示されているように、ＴｉＯ２を主成分とし、Ｖ２Ｏ５，ＷＯ３および／またはＭｏＯ３等を含む触媒材料自体をハニカム構造に成形し、焼成することによって製造されるソリッドタイプ（一体成形品）の触媒ハニカム（従来例２）も開発されている。
【０００４】
【特許文献１】
特表２００２−５０７４７９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来例１は、セラミックス担体と触媒成分とからなる複合構造であるため構造が複雑であり、製造に手間がかかる。また、触媒成分がセラミックス担体から剥がれないように強固に付着させる必要があり、しかも触媒成分の厚さが制限されるなどの問題がある。
【０００６】
一方、従来例２のソリッドタイプの触媒は、触媒材料自体がハニカム形状に一体成形されるため、従来例１と比較して構造が簡単で製造工程も簡略化される。しかし従来例２は、従来例１と比較して圧壊強度や軟化点が低く、しかも熱膨張率が高いため、熱サイクルによって亀裂や変形が発生するなどの欠点がある。
【０００７】
このため従来例２の触媒ハニカムをエンジンの排気通路に設けると、高い排気温度により破損するおそれがあるなど、熱耐久性の点で改善の余地があった。また従来例２は、材料コストの高いＴｉＯ２を大量（７０〜９５ｗｔ％）に含むため高価であるという問題もある。
【０００８】
従ってこの発明の目的は、熱耐久性等が改善された自動車用耐熱性ＮＯｘ触媒を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はアンモニアを還元剤として使用する自動車用ＮＯｘ触媒であって、主要な触媒成分としてＶ２Ｏ５，ＷＯ３と、担体成分としてＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２を含み、さらにＭｇＯが添加され、ハニカム形状に焼成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では、Ｖ２Ｏ５，ＷＯ３，ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２にＭｇＯを添加したことにより、熱膨張率が従来のソリッドタイプの触媒ハニカム（従来例２）と比較して小さくなり、しかも軟化点が高くなる。本発明のＮＯｘ触媒の熱膨張率と軟化点は、コージェライト担体（従来例１）に近くなり、熱サイクルに対する破壊強度が大幅に向上する。
【００１１】
しかも本発明のＮＯｘ触媒は、触媒材料自体がハニカム形状に一体成形されるため構成が簡単であり、従来の触媒ハニカムの製造ラインを流用することが可能である。
【００１２】
ＭｇＯの添加量は５〜１５ｗｔ％が適している。ＭｇＯの添加量が５ｗｔ％未満ではＭｇＯによる効果が薄れ、熱サイクル等によって破壊してしまうことがある。ＭｇＯの添加量が１５ｗｔ％を越えると、一体成形に影響があり、セルが割れやすくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について、図１を参照して説明する。
図１に示す自動車用ＮＯｘ触媒１０は、多数のセル１１を有するハニカム構造をなし、下記成分からなる材料を焼成することによって製造されている。この触媒１０は自動車のエンジンの排気通路に設けられる。
【００１４】
前記排気通路には触媒１０の上流側に還元剤としてのアンモニアを供給する装置が設けられており、排気中にアンモニアを添加するようになっている。この排気がＮＯｘ触媒１０のセル１１を通ることにより、ＮＯｘ触媒１０に含まれる下記触媒成分によって排気中の窒素酸化物が分解される。
【００１５】
このＮＯｘ触媒１０は、触媒成分として機能するＶ２Ｏ５，ＷＯ３と、担体成分および助触媒としても機能するＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２を含み、さらにＭｇＯが添加されている。
【００１６】
具体的には、Ｖ２Ｏ５が５ｗｔ％以下、ＷＯ３が５〜２０ｗｔ％、ＴｉＯ２が２０〜３０ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３が１０〜２５ｗｔ％、ＳｉＯ２が１５〜３５ｗｔ％、ＭｇＯが５〜１５ｗｔ％、残余が２〜３ｗｔ％である。
【００１７】
この触媒１０の各セル１１は、排気が流れ込む上流側（図１において矢印Ａ方向）から見て、全てのセル１１が四角形でしかも互いに同等の面積となるよう、全体が四角柱状に成形されている。このような形状にすることにより、熱サイクルによる膨張収縮に関して全てのセル１１が同等となり、熱膨張に起因する割れを防止することができる。
【００１８】
ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＭｇＯは、触媒成分Ｖ２Ｏ５，ＷＯ３との親和性および粘着性が良く、触媒１０の割れ防止に効果がある。特にＭｇＯを添加したことにより、割れにくくなり、熱耐久性が大幅に向上した。
【００１９】
次表１は、従来のセラミックス担体（従来例１）と、ソリッドタイプの触媒ハニカム（従来例２）と、本実施例（発明品）との熱膨張率、軟化点、熱サイクルによる亀裂発生の有無、圧壊強度等を調べた結果を示している。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１に示されるように、本実施例（発明品）は、ＭｇＯが添加されていることにより、熱膨張率と軟化点に関してセラミックス担体に近い性能が得られ、試験条件では熱サイクルによる亀裂発生が見られなかった。また従来の触媒ハニカムでは変色が見られたが、本実施例においては、変色が改善された。また圧壊強度が従来の触媒ハニカムよりも大幅に向上することが確認された。
【００２２】
以上述べた本実施例のＮＯｘ触媒１０は、優れた熱耐久性を有するため、自動車の排気通路のように高い排気温度にさらされても破損するおそれがなくなり、ＮＯｘ触媒としての機能を十分に発揮することができる。また、従来のソリッドタイプの触媒ハニカム（従来例２）に見られるような熱による変色の問題が改善されるという利点もある。
【００２３】
なお、ＭｇＯの添加量が５ｗｔ％未満では、圧壊強度が従来のソリッドタイプの触媒ハニカムと同様に小さくなってしまい、熱サイクル等によって破壊してしまうことがある。ＭｇＯが５ｗｔ％以上添加されていれば、実用に適した熱耐久性を得ることができる。ただしＭｇＯの添加量が１５ｗｔ％を越えると、一体成形に影響があり、セル１１等が割れやすくなる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、触媒材料をハニカム形状に一体成形してなる自動車用ＮＯｘ触媒において、Ｖ２Ｏ５，ＷＯ３，ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２にＭｇＯを添加した材料を用いたことにより、熱耐久性の高いＮＯｘ触媒を得ることができる。本発明では、ＭｇＯを添加することによって、高価なＴｉＯ２の使用量を少なくすることができるため、低コスト化を図ることが可能である。
【００２５】
本発明において前記ＭｇＯの添加量を５〜１５ｗｔ％にすることにより、ＭｇＯの効果が十分発揮され、高熱による破壊と割れの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す自動車用耐熱性ＮＯｘ触媒の一部の斜視図。
【符号の説明】
１０…自動車用耐熱性ＮＯｘ触媒
１１…セル
【図１】
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