(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に介装された触媒担体の基体表面に、口径０．７〜３００nmの細孔を有する多孔質材であって、β型ゼオライト，メゾポアシリケート及び口径２０〜３００nmの細孔を有するアルミナを略均一に混合して形成された多孔質材をコートすると共に、該多孔質材に、貴金属からなる活性成分と希土類金属からなる添加成分とを分散担持させたことを特徴とする排気浄化触媒装置。
【請求項２】
前記貴金属は、白金Ｐｔであり、前記希土類金属は、セリウムＣｅ，ランタンＬａ，ネオジムＮｄ，イットリウムＹ，プラセオジムＰｒ，サマリウムＳｍから選ばれた少なくとも１つの金属であることを特徴とする請求項１記載の排気浄化触媒装置。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に、口径０．７〜３００nmの細孔を有する多孔質材であって、β型ゼオライト，メゾポアシリケート及び口径２０〜３００nmの細孔を有するアルミナを略均一に混合して形成された多孔質材に貴金属からなる活性成分と希土類金属からなる添加成分とを分散担持させた触媒担体を介装し、該触媒担体に内燃機関の排気を接触させて、該排気を浄化することを特徴とする排気浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒を用いた排気浄化技術において、特に、ＰＭ（粒子状物質）の浄化を可能にする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内燃機関の排気を浄化するために、種々の排気浄化触媒装置が案出されてきた。排気浄化触媒装置の１つとして、例えば、特開平１０−２０２１０７号公報に開示されるように、口径が０．７〜２０．０nmの細孔を有する多孔質材に、貴金属からなる活性成分とIIＡ族金属からなる添加成分とを分散担持させたものが公知である。かかる排気浄化触媒装置では、多孔質材の細孔によるＨＣ（炭化水素）のトラップ、貴金属による低温活性、IIＡ族金属によるＣＯ（一酸化炭素）の浄化促進の相乗効果によって、炭素数の多いＨＣ（炭素数６〜２０）とＣＯとを比較的低温から浄化している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる排気浄化触媒装置では、多孔質材の細孔口径が０．７〜２０．０nmに設定されているため、例えば、ディーゼルエンジンの排気に多く含まれる１００nm前後のＰＭはトラップされず、その大部分が素通りしてしまっていた。
【０００４】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、触媒担体の構造を見直すことにより、ＨＣ及びＣＯの浄化だけではなく、ＰＭの浄化も可能にした排気浄化触媒装置及び排気浄化方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1記載の排気浄化触媒装置に係る発明では、内燃機関の排気通路に介装された触媒担体の基体表面に、口径０．７〜３００nmの細孔を有する多孔質材であって、β型ゼオライト，メゾポアシリケート及び口径２０〜３００nmの細孔を有するアルミナを略均一に混合して形成された多孔質材をコートすると共に、該多孔質材に、貴金属からなる活性成分と希土類金属からなる添加成分とを分散担持させたことを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、内燃機関から排出された排気は、排気通路を通って触媒担体に導入されると、排気に含まれるＨＣ，ＣＯ及びＰＭが多孔質材の細孔にトラップされる。このため、活性温度以下の酸化反応が十分行なわれない状態であっても、ＨＣ，ＣＯ及びＰＭがトラップされることで、これらが未浄化のまま排出されることが抑制される。一方、活性温度に達した後は、ＨＣ，ＣＯ及びＰＭのトラップに加えて、多孔質材に分散担持された貴金属からなる活性成分と希土類金属からなる添加成分により、ＨＣ，ＣＯ及びＰＭの酸化が行なわれる。このとき、多孔質材にトラップされたＰＭは、希土類金属からなる添加成分により、その酸化が促進される。
【０００７】
また、長径口径０．７nm，短径口径０．５〜０．６nmの細孔を有するβ型ゼオライトと、口径２．０nmの細孔を有するメゾポアシリケートと、口径２０〜３００nmの細孔を有するアルミナと、を略均一に混合することで、口径０．７〜３００nmの細孔を有する多孔質材が容易に形成される。
【０００８】
請求項２記載の発明では、前記貴金属は、白金Ｐｔであり、前記希土類金属は、セリウムＣｅ，ランタンＬａ，ネオジムＮｄ，イットリウムＹ，プラセオジムＰｒ，サマリウムＳｍから選ばれた少なくとも１つの金属であることを特徴とする。
かかる構成によれば、活性成分としての貴金属を白金Ｐｔとすることで、ＨＣ，ＣＯ及びＰＭの酸化が効率的に行なわれる。また、添加成分としての希土類金属をセリウムＣｅ，ランタンＬａ，ネオジムＮｄ，イットリウムＹ，プラセオジムＰｒ，サマリウムＳｍから選ばれた少なくとも１つの金属とすることで、多孔質材にトラップされたＰＭの酸化が効率的に促進される。
【０００９】
請求項３記載の排気浄化方法に係る発明では、内燃機関の排気通路に、口径０．７〜３００nmの細孔を有する多孔質材であって、β型ゼオライト，メゾポアシリケート及び口径２０〜３００nmの細孔を有するアルミナを略均一に混合して形成された多孔質材に貴金属からなる活性成分と希土類金属からなる添加成分とを分散担持させた触媒担体を介装し、該触媒担体に内燃機関の排気を接触させて、該排気を浄化することを特徴とする。
かかる構成によれば、内燃機関から排出された排気は、排気通路を通って触媒担体に導入されると、排気に含まれるＨＣ，ＣＯ及びＰＭが多孔質材の細孔にトラップされる。このため、活性温度以下の酸化反応が十分行なわれない状態であっても、ＨＣ，ＣＯ及びＰＭがトラップされることで、これらが未浄化のまま排出されることが抑制される、一方、活性温度に達した後は、ＨＣ，ＣＯ及びＰＭのトラップに加えて、多孔質材に分散担持された貴金属からなる活性成分と希土類金属からなる添加成分により、ＨＣ，ＣＯ及びＰＭの酸化が行なわれる。このとき、多孔質材にトラップされたＰＭは、希土類金属からなる添加成分により、その酸化が促進される。また、長径口径０．７nm，短径口径０．５〜０．６nmの細孔を有するβ型ゼオライトと、口径２．０nmの細孔を有するメゾポアシリケートと、口径２０〜３００nmの細孔を有するアルミナと、を略均一に混合することで、口径０．７〜３００nmの細孔を有する多孔質材を容易に形成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明を適用したモノリスタイプの排気浄化触媒装置を示す。
内燃機関の排気通路１０には、保持部材１２を介して、ハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの触媒担体１４が介装される。触媒担体１４は、図２に示すように、セラミックのコーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼からなる基体１４ａの表面に、β型ゼオライトＡ，メゾポアシリケートＢ及び大細孔径アルミナＣを略均一に混合したものを薄くコートすることで形成される。このコート層１４ｂは、通常「ウォッシュコート層」と呼ばれ、ここに、貴金属からなる活性成分と希土類金属からなる添加成分とが分散担持される。
【００１１】
ウォッシュコート層１４ｂは、図２に示すように、長径口径０．７nm，短径口径０．５〜０．６nmの細孔を有するβ型ゼオライトＡ、口径２．０nmの細孔を有するメゾポアシリケートＢ及び口径２０〜３００nmの細孔を有する大細孔径アルミナＣから構成される。このため、ウォッシュコート層１４ｂ全体としては、口径０．７〜３００nmの細孔を有するようになる。大細孔径アルミナＣは、細孔口径のバラツキを抑えるために、例えば、ＰＨＳ（ｐＨスウィング）法により製造されることが望ましい。
【００１２】
活性成分としての貴金属は、例えば、白金Ｐｔが用いられ、また、添加成分としての希土類金属は、例えば、セリウムＣｅ，ランタンＬａ，ネオジムＮｄ，イットリウムＹ，プラセオジムＰｒ，サマリウムＳｍから選ばれた少なくとも１つの金属が用いられることが望ましい。
次に、かかる構成からなる排気浄化触媒装置の作用について説明する。
【００１３】
内燃機関から排出された排気は、排気通路１０を通って触媒担体１４に導入されると、触媒担体１４のウォッシュコート層１４ｂに接触する。このとき、排気に含まれる炭素数の多いＨＣ（炭素数６〜２０）及びＣＯは、β型ゼオライトＡ及びメゾポアシリケートＢの細孔によりトラップされる。このため、活性温度以下の酸化反応が十分行なわれない状態であっても、炭素数の多いＨＣ及びＣＯが未浄化のまま排出されることが抑制され、排気性状を向上することができる。そして、活性温度に達した後は、ＨＣ及びＣＯのトラップに加えて、β型ゼオライトＡ及びメゾポアシリケートＢに担持された貴金属及び希土類金属により、ＨＣ及びＣＯの酸化反応が行なわれるため、排気性状をより向上することができる。
【００１４】
また、排気に含まれるＰＭ（粒径１００nm前後）は、大細孔径アルミナＣの細孔によりトラップされる。このため、活性温度以下であっても、ＰＭが未浄化のまま排出されることが抑制され、排気性状を向上することができる。そして、活性温度に達した後は、大細孔径アルミナＣに担持された貴金属及び希土類金属によりＰＭが酸化浄化される。その後は、ＰＭのトラップと酸化とが繰り返されることで、ＰＭの浄化が連続的に行なわれる。なお、このとき、大細孔径アルミナＣにトラップされたＰＭは、希土類金属により、その酸化が促進される。
【００１５】
このように、本発明に係る排気浄化触媒装置によれば、ＨＣ及びＣＯの浄化だけでなく、ＰＭをも浄化できるため、いわゆる「Soot酸化触媒」を実現することができる。従って、排気中にＰＭを多く含むディーゼル機関であっても、本発明に係る排気浄化触媒装置を搭載すれば、排気中のＨＣ及びＣＯの浄化だけではなく、ＰＭの浄化も同時に可能となる。
【００１６】
なお、以上説明した実施形態では、モノリスタイプの排気浄化触媒装置を前提としたが、ペレットタイプの排気浄化装置であっても同様な作用及び効果が得られることは言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は請求項３に記載の発明によれば、ＨＣ及びＣＯの浄化だけではなく、ＰＭの浄化も同時に行なうことができる。また、口径０．７〜３００nmの細孔を有する多孔質材を容易に形成することができる。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、活性成分としての貴金属を白金Ｐｔとすることで、ＨＣ，ＣＯ及びＰＭの酸化を効率的に行なうことができる。また、活性成分としての希土類金属をセリウムＣｅ，ランタンＬａ，ネオジムＮｄ，イットリウムＹ，プラセオジムＰｒ，サマリウムＳｍから選ばれた少なくとも１つの金属とすることで、多孔質材にトラップされたＰＭの酸化を効率的に促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したモノリスタイプの排気浄化触媒装置の構成図
【図２】触媒担体の基体にコートされた多孔質材の詳細図
【符号の説明】
１０    排気通路
１４    触媒担体
１４ａ  基体
１４ｂ  ウォッシュコート層
【図１】
0003973831.tif 000002
【図２】
0003973831.tif 000003