(57)【要約】【課題】  リーンＮＯｘ触媒中のアルカリ金属は、熱により触媒層中からコージェライト基体中へ移動する性質がある。このため、触媒層中のアルカリ金属量が減少することで、触媒性能が低下してしまうという技術的課題がある。【解決手段】  本発明は、触媒層とコージェライトとの接触面積を減少させることで、アルカリ金属が移動するための抵抗となし、アルカリ移動量及び速度を低下させるものである。  これによって、アルカリによる基体への移動による侵食を防ぐだけでなく、基体に担持できるアルカリ金属量を増加させ、浄化能力を高めることが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒を用いた内燃機関の排ガス浄化装置であって、
触媒活性成分を担持するための担体層と、前記担体層を保持するモノリス構造を有する基体とを有し、前記担体層と前記基体の接触面積を減少させ、前記触媒活性成分の基体中への移動抵抗を高め、前記触媒活性成分の基体中への移動量又は移動速度を低下させたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記担体層と前記基体との間に平均粒径２０μｍ以上の粒子層を設け、前記担体層と前記基体との接触面積を減少させたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項３】
触媒を用いた内燃機関の排ガス浄化装置であって、
触媒活性成分を担持するための担体層と、前記担体層を保持するモノリス構造を有する基体とを有し、前記担体層は複数であって、上記複数の単体層の各担体層間の接触面積を減少させて、前記触媒活性成分の担体層中での移動抵抗を高め、前記触媒活性成分の基体中への移動量又は移動速度を低下させたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記各担体層間に平均粒径２０μｍ以上の粒子層を設け、前記各担体層間の接触面積を減少させたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記排ガス浄化装置の触媒の触媒活性成分は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ等のアルカリ金属から選ばれる少なくとも１種以上の元素であり、該元素が前記担体層に担持されていることを特徴とする内燃機関用排ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記排ガス浄化装置の触媒は、酸素過剰雰囲気で排ガス中のＮＯｘを除去する触媒であることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項７】
触媒活性成分を担持するための担体層と、前記担体層を保持するモノリス構造を有する基体とを有し、前記担体層と前記基体の接触面積を減少させ、前記触媒活性成分の基体中への移動抵抗を高め、前記触媒活性成分の基体中への移動量又は移動速度を低下させたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化触媒。
【請求項８】
請求項７において、
前記担体層と前記基体との間に平均粒径２０μｍ以上の粒子層を設け、前記担体層と前記基体との接触面積を減少させたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化触媒。
【請求項９】
前記排ガス浄化触媒の前記担体層は複数層であって、上記複数の単体層の各担体層間の接触面積を減少させて、前記触媒活性成分の担体層中での移動抵抗を高め、前記触媒活性成分の基体中への移動量又は移動速度を低下させたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記各担体層間に平均粒径２０μｍ以上の粒子層を設け、前記各担体層間の接触面積を減少させたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化触媒。
【請求項１１】
請求項７において、
前記排ガス浄化装置の触媒の触媒活性成分は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ等のアルカリ金属から選ばれる少なくとも１種以上の元素であり、該元素が前記担体層に担持されていることを特徴とする内燃機関用排ガス浄化触媒。
【請求項１２】
請求項７において、
前記排ガス浄化装置の触媒は、酸素過剰雰囲気で排ガス中のＮＯｘを除去することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する触媒及び触媒を用いた排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リーンバーンエンジン，希薄燃焼で運転されるＤＩ（Direct-Injection）エンジン，ディーゼルエンジンは理論空燃比以上で運転されるため、排気ガス中には酸素が過剰に含まれる。
【０００３】
自動車用ガソリンエンジンにおいて、一般的に排気ガス浄化に用いられる三元触媒では、リーンバーンエンジン，ＤＩエンジン及びディーゼルエンジンからの排ガス中に含まれるＨＣ及びＣＯは浄化できるが、希薄燃焼状態下では、ＮＯｘを浄化することは出来ない。
【０００４】
このため、酸素を含む排ガス中のＮＯｘを効果的に浄化する触媒（リーンＮＯｘ触媒）の開発が進められ、ＮＯｘを一旦吸着剤等に捕捉した後、捕捉したＮＯｘを還元浄化する触媒の実用化が進んでいる。
【０００５】
リーンＮＯｘ触媒は、年々厳しくなる排気規制に対応するため、使用されるＮＯｘ補足材の塩基度が高くなるだけでなく、使用量も増加している。
【０００６】
具体的にはＮａ，Ｋといったアルカリ金属が多量に担持されているが、アルカリ金属は一般に触媒基体として使用されるコージェライトと高温下で容易に反応する性質がある。
【０００７】
このアルカリ金属によるコージェライトとの反応はアルカリアタックとして知られている。このアルカリアタックの現象によって触媒層中のアルカリ金属量が減少し、十分な浄化性能を維持できなくなる。
【０００８】
このため、例えば、特許文献１では、触媒層中にＳｉ等のアルカリ親和物を設けることが開示されている。
【０００９】
また、特許文献２には、コージェライト表面にシリカ等のアルカリ移動抑制層を設けることが開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２７９８１０号公報
【特許文献２】特開２００２−０９５９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしこの特許文献１の触媒では、アルカリ金属のコージェライトへの移動は抑制できるが、アルカリは触媒層中のＳｉと反応してしまうため、その生成物が十分な触媒活性を持たない場合、触媒活性が低下するという問題がある。
【００１２】
同様に、特許文献２においても、アルカリ金属のコージェライトへの移動は抑制できるが、アルカリとは移動抑制層中のＳｉとの反応生成物が十分な触媒活性を持たない場合は、触媒活性を維持できなくなるという問題がある。
【００１３】
本発明は、前記従来技術の課題を鑑み、アルカリの化学形態変化を利用してアルカリアタックを抑制するのではなく、物理的手法によりコージェライトへの移動を抑制する排気浄化触媒及びその触媒を用いた排気浄化装置及び浄化方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明では、触媒活性成分を担持するための担体層と、前記担体層を保持するモノリス構造を有する基体とを有し、前記担体層と前記基体の接触面積を減少させ、前記触媒活性成分の基体中への移動抵抗を高め、前記触媒活性成分の基体中への移動量又は移動速度を低下させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、アルカリ金属成分のハニカム基体への移動が抑制され、効果的に触媒の耐熱性能を向上することができた。特に、リーンＮＯｘ触媒では、浄化性能を上げるためにアルカリ成分である触媒活性成分を増量することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、自動車等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する触媒及び触媒を用いた排ガス浄化装置，排ガス浄化触媒に関する。特に、触媒中のアルカリ成分が熱によって基体中へ移動することで触媒性能低下を防止するための触媒成分の移動抑制に関する。
【００１７】
本発明は、触媒を用いた内燃機関の排ガス浄化装置又は排ガス浄化触媒であって、触媒活性成分を担持するための担体層と、担体層を保持するモノリス構造を有する基体とを備えた触媒を有し、該担体層と基体の接触面積を減少させることで、触媒活性成分の基体中への移動抵抗を高め、触媒活性成分の基体中への移動量及び移動速度を低下させるものである。
【００１８】
また、本発明では、担体層と基体との間に平均粒径２０μｍ以上の粒子層を設けることにより、担体層と基体との接触面積を減少させることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明では、触媒活性成分を担持するための担体層と、担体層を保持するモノリス構造を有する基体とを備えた触媒を有し、この担体層は、複数の担体層であって、基体上に構成され、各担体層間の接触面積を減少させることで、触媒成分の担体層中での移動抵抗を高め、触媒成分の基体中への移動量及び移動速度を低下させるものである。
【００２０】
本発明では、各担体層間に平均粒径２０μｍ以上の粒子層を設けることにより、各担体層間の接触面積を減少させるものである。
【００２１】
さらに、本発明は、排ガス浄化用触媒が、酸素過剰雰囲気でも効率的に排ガス中のNOxを除去できる触媒、例えば、リーンＮＯｘ触媒であることを特徴とする。
【００２２】
以下、具体的な例で本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例により制限されるものではない。
【００２３】
本発明の実施例の一例を図１に示す。
【００２４】
「実施例１」
γアルミナ（平均粒径３０μｍ），硝酸，アルミナ前駆体，精製水からなるアルミナスラリーを調製し、スラリー１とした。
【００２５】
γアルミナ（平均粒径１８μｍ），硝酸，アルミナ前駆体，精製水からなるアルミナスラリーを調製し、スラリー２とした。
【００２６】
コージェライトハニカム上に、コート量３０ｇ￥／Ｌとなるようにスラリー１をコーティングし、焼成を行った。
【００２７】
このハニカムに対して、コート量１９０ｇ／Ｌとなるようにスラリー２をコーティングし、焼成を行うことでアルミナコートハニカムを作成した。
【００２８】
こうして作成したハニカムに、Ｎａ，Ｋを主成分とするＮＯｘ捕捉成分溶液を含浸・焼成し、さらにジニトロジアンミンＰｔ溶液，ジニトロジアンミンＰｄ溶液，硝酸Ｒｈ溶液を含浸・焼成した。
【００２９】
以上の手法で作成した触媒を「実施例１」とした。
【００３０】
実施例１によって、基体と担体層間に粒径の大きなアルミナ粒子による層ができるので、触媒活性成分であるアルカリ成分が基体を被毒しにくくなり、基体へのアルカリアタックを抑制している。
【００３１】
「実施例２」
コージェライトハニカム上に、コート量１５ｇ￥／Ｌとなるようにスラリー１をコーティングし、焼成を行った。
【００３２】
このハニカムに対して、コート量９５ｇ￥／Ｌとなるようにスラリー２をコーティングし、焼成を行った。
【００３３】
上記スラリー１及び２によるコーティングをもう１回ずつ行うことで、実施例１と同じ１９０ｇ￥／Ｌのコート量となったアルミナコートハニカムを作成した。
【００３４】
こうして作成したハニカムに、実施例１と同じ成分を有する含浸液を含浸させ、焼成を行った。
【００３５】
以上の手法で作成した触媒を「実施例２」とした。
【００３６】
実施例２も、実施例１と同様に、基体と担体層間に粒径の大きなアルミナ粒子による層ができるので、触媒活性成分であるアルカリ成分が基体を被毒しにくくなり、基体へのアルカリアタックを抑制している。
【００３７】
「比較例」
コージェライトハニカム上に、コート量１９０ｇ￥／Ｌとなるようにスラリー２をコーティングし、焼成を行うことでアルミナコートハニカムを作成した。
【００３８】
こうして作成したハニカムに、実施例１と同じ成分を有する含浸液を含浸させ、焼成を行った。
【００３９】
以上の手法で作成した触媒を「比較例」とした。
【００４０】
「実験例」
ハニカム触媒を、空気雰囲気炉中で８３０℃×６０ｈｒの熱耐久を行った。
【００４１】
耐久後の触媒を、市販の２.０Ｌ リーンバーン車に装着した。
【００４２】
リーンバーン車を１０−１５モード走行試験に供し、排出されたＮＯｘ量を測定した。
【００４３】
以上の評価方法を「実験例」とした。
【００４４】
実施例１，２及び比較例を実験例にて評価した結果を図２に示す。
【００４５】
図２から明らかなように、本発明触媒は比較例に対して、１０−１５モードにおける浄化性能が上回った。これは、基体と担体層間に粒径の大きなアルミナ粒子による層ができ、触媒活性成分であるアルカリ成分が基体を被毒しにくくなり、基体へのアルカリアタックを抑制したためである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明によるアルカリ成分移動抑制の概略図。
【図２】本発明による性能向上の効果。
【図１】
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【図２】
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