(57)【要約】【課題】OSC 性能とNOx浄化性能に優れた触媒コンバーターを提供する。【解決手段】排ガスが流通するセル構造の基材１と、基材１のセル壁面に形成されている触媒層３とからなる触媒コンバーター１０であって、触媒層３は、基材１の表面に形成される下触媒層４と、下触媒層４の表面に形成される上触媒層５とからなり、上触媒層５は、ロジウムが担持されたジルコニア担体と、ロジウムが担持されておらず、かつ比表面積の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化物と、から少なくとも形成されており、下触媒層４は、白金が担持されたアルミナ担体と、セリア−ジルコニア系複合酸化物とから形成されている。【選択図】図３
2016175053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスが流通するセル構造の基材と、該基材のセル壁面に形成されている触媒層とからなる触媒コンバーターであって、
前記触媒層は、前記基材の表面に形成される下触媒層と、該下触媒層の表面に形成される上触媒層とからなり、
前記上触媒層は、ロジウムが担持されたジルコニア担体と、ロジウムが担持されておらず、かつ比表面積の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化物と、から少なくとも形成されており、
前記下触媒層は、白金が担持されたアルミナ担体と、セリア−ジルコニア系複合酸化物とから形成されている触媒コンバーター。
【請求項２】
前記比表面積の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化物において、比表面積の大きなセリア−ジルコニア系複合酸化物は比表面積が40m2/g以上であって、前記上触媒層に12g/L以上含有されており、
比表面積の小さなセリア−ジルコニア系複合酸化物は比表面積は比表面積が4m2/g以下あって、前記上触媒層に12g/L以上含有されている請求項１に記載の触媒コンバーター。
【請求項３】
前記上触媒層において、ロジウムが担持された前記ジルコニア担体が40g/L含有されている請求項１または２に記載の触媒コンバーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスの排気系統を構成する配管内に収容固定される触媒コンバーターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種産業界においては、環境影響負荷低減に向けた様々な取り組みが世界規模でおこなわれており、中でも、自動車産業においては、燃費性能に優れたガソリンエンジン車は勿論のこと、ハイブリッド車や電気自動車等のいわゆるエコカーの普及とそのさらなる性能向上に向けた開発が日々進められている。このようなエコカーの開発に加えて、エンジンから排出される排ガスを浄化する排ガス浄化触媒に関する研究も盛んに行われている。この排ガス浄化触媒には、酸化触媒や三元触媒、NOx吸蔵還元触媒などが含まれており、この排ガス浄化触媒において触媒活性を発現するのは、白金（Pt）やパラジウム（Pd）、ロジウム（Rh）などの貴金属触媒であり、貴金属触媒はアルミナ（Al2O3）などの多孔質酸化物からなる担体に担持された状態で一般に用いられている。
【０００３】
車両エンジンとマフラーを繋ぐ排ガスの排気系統には、排ガスを浄化するための触媒コンバーターが一般に配設されている。エンジンはCOやNOx、未燃焼のHCやVOCなど、環境に有害な物質を排出することがあり、こうした有害物質を許容可能な物質に変換するべく、RhやPd、Ptのような貴金属触媒が担体に担持された触媒層が基材のセル壁面に配設されてなる触媒コンバーターに排ガスを通すことにより、COはCO2に転化され、NOxはN2とO2に転化され、VOCは燃焼してCO2とH2Oが生成されることになる。
【０００４】
貴金属触媒を担持する担体として、セリア−ジルコニア系複合酸化物（CeO2-ZrO2固溶体、CZ材などと称される）を挙げることができ、これは助触媒とも称され、排ガス中の有害成分であるCOやNOx、HCを同時除去する上記三元触媒に必須の成分であり、この助触媒に必須の成分としてCeO2が挙げられる。このCeO2はその曝される排ガス中の酸素分圧に依拠してCe3+、Ce4+とその酸化数が変化し、電荷の過不足を補償するために酸素を吸放出する機能や酸素を貯蔵する機能(酸素吸放出能（OSC: Oxygen Storage Capacity）)を有する。そして、この三元触媒の浄化ウィンドウを保持するべく、排ガスの雰囲気変動を吸収・緩和し、理論空燃比付近に保つことを可能としている。
【０００５】
ところで、コスト競争力の観点から、上記する三元触媒における貴金属触媒の使用量を如何にして低減するかが重要な要素となっている。しかしながら、三元触媒における貴金属触媒を大幅に低減すると触媒活性も大幅に低下し、上記するOSC能や低温活性、高温環境下におけるNOx浄化性能等が著しく低下してしまう。これは、貴金属触媒の大幅な低減によって活性点数も大幅に減少し、触媒反応サイトが大幅に減少することで浄化性能の低下が顕著になるというものである。
【０００６】
三元触媒で特に用いられるPtやPd、Rhといった貴金属触媒のうち、中でもRhはNOx浄化性能が最も優れている一方で単位重量当たりの市場価格が最も高くなっている。また、Rhが酸化セリウム（セリア）を含む担体上に担持されることで高いOSC能を発現することが分っているが、担体中の酸化セリウムが多くなるほどRhの特徴であるNOx浄化性能が逆に低下してしまうといった相反関係が存在することも分っている。したがって、三元触媒において貴金属触媒としてRhを使用するに当たり、OSC能とNOx浄化性能の双方の性能がともに最適なものとなる三元触媒を製作することが、当該技術分野における急務の課題となっている。
【０００７】
ここで、特許文献１には、貴金属が担持されておらず、パイロクロア相型の規則配列構造を有する第１酸素吸放出材と、第１酸素吸放出材と比較して酸素吸放出速度が高くて酸素吸放出容量が低い第２酸素吸放出材とを含有し、第２酸素吸放出材に白金族貴金属が担持されてなる排ガス浄化用触媒が開示されている。この排ガス浄化用触媒によれば、耐久後のNOx浄化性能が高い排ガス浄化用触媒を提供することができる。
【０００８】
一方、特許文献２には、支持基材の上に、ロジウムが担持された第１の触媒層と、白金及びパラジウムが担持され、白金の担持量（ｘ）に対するパラジウムの担持量（ｙ）の比率（ｙ／ｘ；モル比）が０＜ｙ／ｘ≦１．０を満たす第２の触媒層と、を支持基材側から順に有している排ガス浄化触媒が開示されている。この排ガス浄化触媒によれば、NOx浄化性能のより優れたNOx吸蔵還元型の排ガス浄化触媒を提供することができる。
【０００９】
ところで、ロジウムをセリアに担持させた際に、ロジウムの金属化が阻害され、NOx浄化性能が低下することは既述の通りである。一方で、酸素吸放出能を高めるべく、セリアを増加させると圧力損失の増加に繋がってしまう。
【００１０】
すなわち、特許文献１，２で開示される排ガス浄化触媒によっても、OSC能とNOx浄化性能の双方の性能に優れた触媒コンバーターを提供できるか否かは不明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１２−０２４７０１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０１２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、OSC 性能とNOx浄化性能に優れた触媒コンバーターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成すべく、本発明による触媒コンバーターは、排ガスが流通するセル構造の基材と、該基材のセル壁面に形成されている触媒層とからなる触媒コンバーターであって、前記触媒層は、前記基材の表面に形成される下触媒層と、該下触媒層の表面に形成される上触媒層とからなり、前記上触媒層は、ロジウムが担持されたジルコニア担体と、ロジウムが担持されておらず、かつ比表面積の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化物と、から少なくとも形成されており、前記下触媒層は、白金が担持されたアルミナ担体と、セリア−ジルコニア系複合酸化物とから形成されているものである。
【００１４】
本発明の触媒コンバーターは、触媒層を基材表面に形成された下触媒層とその上の上触媒層の二層構造とした上で、上触媒層を、ロジウムが担持されたジルコニア担体と、ロジウムが担持されておらず、かつ比表面積の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化物と、から少なくとも形成したことに特徴を有するものである。本発明者等によれば、セリアを具備しない担体にロジウムが担持されていることでロジウムの活性が高くなり、NOx浄化率が高くなることが検証されている。また、比表面積の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化物を含有すること、より詳細には、比表面積の高いセリア−ジルコニア系複合酸化物を有することでNOx浄化率が高まり、比表面積の低いセリア−ジルコニア系複合酸化物を有することで圧力損失の増加を抑制することができる。
【００１５】
ここで、セル構造の基材は、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムおよび二酸化珪素の複合酸化物からなるコージェライトや炭化ケイ素等のセラミックス素材からなるもののほか、メタル素材等のセラミックス素材以外の素材のものを使用してもよい。また、その構成は、四角形や六角形、八角形等の多数の格子輪郭のセルを具備するいわゆるハニカム構造体が適用できる。
【００１６】
また、基材のセル壁面に形成される下触媒層は、白金(Pt)が担体であるアルミナ（Al2O3）に担持され、さらにセリア−ジルコニア系複合酸化物(CeO2-ZrO2複合酸化物)が含有されている。
【００１７】
一方、上触媒層は、既述するようにロジウム(Rh)が担体であるジルコニア（ZrO2）に担持され、比表面積(SSA: Specific Surface Area)の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化物(CeO2-ZrO2複合酸化物)が含有され、さらに、アルミナ（Al2O3）が含有されていてもよい。
【００１８】
ここで、本発明による触媒コンバーターの好ましい実施の形態は、前記比表面積の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化物において、比表面積の大きなセリア−ジルコニア系複合酸化物は比表面積が40m2/g以上であって、前記上触媒層に12g/L以上含有されており、比表面積の小さなセリア−ジルコニア系複合酸化物は比表面積が4m2/g以下であって、前記上触媒層に12g/L以上含有されているものである。
【００１９】
本発明において比表面積の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化物のうち、「比表面積の大きなセリア−ジルコニア系複合酸化物」の比表面積は40m2/g以上であり、「比表面積の小さなセリア−ジルコニア系複合酸化物」の比表面積は4m2/g以下である。
【００２０】
本発明者等によれば、比表面積の大きなセリア−ジルコニア系複合酸化物、比表面積の小さなセリア−ジルコニア系複合酸化物をいずれも上触媒層において12g/L以上含有させることにより、優れたOSC性能を発揮しながら、圧力損失を抑制できることが特定されている。
【００２１】
また、前記上触媒層において、ロジウムが担持された前記ジルコニア担体が40g/L含有されているのが好ましい。
【００２２】
ロジウムが担持されたジルコニア担体の量が増加することで特に低温活性が向上するものの、ジルコニア担体の量が増加し過ぎることで圧力損失が増加することより、優れた低温活性能と圧力損失抑制の双方の観点から、ロジウムが担持されたジルコニア担体の好ましい量を40g/Lに規定したものである。
【００２３】
さらに、本発明による触媒コンバーターの他の実施の形態において、前記上触媒層は、排ガスの流れ方向の下流側の基材の端部から該基材の全長の80%の長さの範囲に形成されており、前記下触媒層は、排ガスの流れ方向の上流側の基材の端部から該基材の全長の80%の長さの範囲に形成されているものである。なお、上触媒層と下触媒層の形成長さは、該基材の全長の65〜95%の長さの範囲が好ましい。
【００２４】
本発明の触媒コンバーターは、好適には耐熱衝撃性に優れたコージェライトハニカム担体を有するものであるが、それ以外にも電気加熱式の触媒コンバーター（EHC:Electrically Heated Converter）であってもよい。この電気加熱式の触媒コンバーターは、たとえばハニカム触媒に一対の電極を取り付け、電極を通電することでハニカム触媒を加熱し、ハニカム触媒の活性を高めてこれを通過する排ガスを無害化するものであり、車両エンジンとマフラーを繋ぐ排ガスの排気系統に適用することで、常温時の排ガスを浄化することに加えて、冷間時には電気加熱によって触媒を活性化させて排ガスを浄化することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上の説明から理解できるように、本発明の触媒コンバーターによれば、触媒層を基材表面に形成された下触媒層とその上の上触媒層の二層構造とした上で、上触媒層を、ロジウムが担持されたジルコニア担体と、ロジウムが担持されておらず、かつ比表面積の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化物と、から少なくとも形成したことにより、圧力損失を抑制しながら、OSC 性能とNOx浄化性能に優れた触媒コンバーターとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の触媒コンバーターの模式図である。
【図２】セルの一部を拡大した図である。
【図３】触媒層の実施の形態を説明した縦断面図である。
【図４】Rh担体のCe濃度とNOx浄化率の関係を特定する実験結果を示した図である。
【図５】上触媒層における、高SSA複合酸化物と低SSA複合酸化物の添加量とNOx浄化率の関係を特定する実験結果を示した図である。
【図６】Rh担体量と圧力損失の関係、およびRh担体量と低温活性NOx浄化温度の関係を特定する実験結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の触媒コンバーターの実施の形態を説明する。なお、図示する触媒コンバーターは、上触媒層が排ガスの流れ方向の下流側の基材の端部から該基材の全長の80%の長さの範囲に形成され、下触媒層が排ガスの流れ方向の上流側の基材の端部から該基材の全長の80%の長さの範囲に形成されているものである。なお、上触媒層と下触媒層の形成長さは、該基材の全長の65〜95%の長さの範囲が好ましい。
【００２８】
（排ガスの排気系統）
まず、本発明の触媒コンバーターが介在する排ガスの排気系統を概説する。本発明の触媒コンバーターが適用される排ガスの排気系統は、エンジン、触媒コンバーター、三元触媒コンバーター、サブマフラーおよびメインマフラーが配されて相互に系統管で繋がれ、エンジンで生成された排ガスが系統管を介して各部を流通し、排気されるようになっている。次に、以下、触媒コンバーターの実施の形態を説明する。
【００２９】
（触媒コンバーターの実施の形態）
図１は本発明の触媒コンバーターの模式図であり、図２はセルの一部を拡大した図である。また、図３は触媒層の実施の形態を説明した縦断面図である。
【００３０】
図１で示す触媒コンバーター１０は、多数のセルを有する筒状の基材１と、セルを構成するセル壁２の表面に形成された触媒層３とから大略構成されている。
【００３１】
ここで、基材１の素材としては、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムおよび二酸化珪素の複合酸化物からなるコージェライトや炭化ケイ素等のセラミックス素材、メタル素材等のセラミックス素材以外の素材を挙げることができる。
【００３２】
基材１は、四角形や六角形、八角形等の多数の格子輪郭のセルを具備するハニカム構造体からなり、基材１において排ガスの流れ方向上流側（Fr側）の端部のセル内に流入した排ガスは、基材１の内部を流通し、この流通過程で浄化され、基材１において排ガスの流れ方向下流側（Rr側）の端部から浄化された排ガスが流出するようになっている（Ｘ方向）。
【００３３】
次に、図２，３を参照して、触媒層の実施の形態を説明する。
【００３４】
図２，３で示す触媒層３は、基材１の表面に形成される下触媒層４と、下触媒層４の表面に形成される上触媒層５とから構成されている。
【００３５】
下触媒層４は排ガスの流れ方向上流側Ｆｒの基材１の端部から基材１の全長の80%の長さの範囲に形成されており、上触媒層５は、排ガスの流れ方向下流側Ｒｒの基材１の端部から基材１の全長の80%の長さの範囲に形成されている。
【００３６】
ここで、下触媒層４には、白金(Pt)が担持されたアルミナ担体（Al2O3）と、セリア−ジルコニア系複合酸化(CeO2-ZrO2複合酸化物)が含有されている。
【００３７】
一方、上触媒層５には、ロジウム(Rh)が担持されたジルコニア担体（ZrO2）と、比表面積の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化(CeO2-ZrO2複合酸化物)と、アルミナ（Al2O3）が含有されている。
【００３８】
比表面積の異なる二種類のセリア−ジルコニア系複合酸化担体に関し、比表面積の大きなセリア−ジルコニア系複合酸化物の比表面積は40m2/g以上であり、比表面積の小さなセリア−ジルコニア系複合酸化物の比表面積は4m2/g以下である。
【００３９】
上触媒層５においては、ロジウム(Rh)はセリアを含まないジルコニア（ZrO2）にのみ担持されており、この構成によってNOx浄化率が向上する。なお、このことは後述する実験によって実証されている。
【００４０】
また、比表面積の大きなセリア−ジルコニア系複合酸化物、比表面積の小さなセリア−ジルコニア系複合酸化物を有していること、より詳細には、上触媒層５において比表面積の大きな複合酸化物が12g/L以上含有され、比表面積の小さな複合酸化物も12g/L以上含有されていることにより、優れたOSC性能を発揮しながら、圧力損失を抑制することができる。なお、このことも後述する実験によって実証されている。
【００４１】
また、上触媒層５において、ロジウムが担持されたジルコニア担体が40g/L含有されている。
【００４２】
ロジウムが担持されたジルコニア担体の量が増加することで特に低温活性が向上するものの、ジルコニア担体の量が増加し過ぎることで圧力損失が増加することより、優れた低温活性能と圧力損失抑制の双方の観点から、ロジウムが担持されたジルコニア担体の量を40g/Lに規定したものである。なお、このことも後述する実験によって実証されている。
【００４３】
（Rh担体のCe濃度とNOx浄化率の関係を特定する実験、および、上触媒層における、高SSA複合酸化物と低SSA複合酸化物の添加量とNOx浄化率の関係を特定する実験、および、Rh担体量と圧力損失の関係、Rh担体量と低温活性NOx浄化温度の関係を特定する実験とそれらの結果）
本発明者等は、Rh担体のCe濃度とNOx浄化率の関係を特定する実験、上触媒層における、高SSA複合酸化物と低SSA複合酸化物の添加量とNOx浄化率の関係を特定する実験、さらには、Rh担体量と圧力損失の関係、Rh担体量と低温活性NOx浄化温度の関係を特定する実験をおこなった。以下、参考例1〜12、実施例1、比較例1〜4を以下の方法で製作した。
【００４４】
＜参考例1＞
参考例1は、下触媒層がPtを触媒として有する層で、Pt(0.2)/ Al2O3(25)＋CZ(30) 、 上触媒層がRhを触媒として有する層で、Rh(0.12)/Ce-Zr複合酸化物A(40)＋Al2O3(20)である。ここで、括弧内の数値の単位はg/Lである。まず、硝酸Ptを用いて、PtをAl2O3に担時したPt/Al2O3（材料1）を調製した。なお、担持方法には含浸法を用いた。次に、攪拌しながら蒸留水に材料1、CZ材、Al2O3系バインダーを投入して懸濁させ、スラリー1を調製した。更に、調製したスラリー1を基材へ流し込み、ブロアで不要分を吹き払うことで、基材壁面にスラリー1をコーティングした。その際にコーティング材料は、基材容量に対して、Ptが0.2g/L、材料1が25g/L、CZ材が30g/LとなるようにPt層を調製した。最後に、120℃に保たれた乾燥機で2時間水分を飛ばした後、電気炉で500℃で2時間の焼成を加えた。同様に、硝酸Rhを用いて、RhをCe-Zr複合酸化物Aに担時したRh/Ce-Zr複合酸化物A（材料2）を調製した。なお、Ce-Zr複合酸化物AのCe比率は30質量%のものを使用した。次に、攪拌しながら蒸留水に材料2、Al2O3、Al2O3系バインダーを投入して懸濁させ、スラリー2を調製した。調製したスラリー2を塗布した基材へ流し込み、ブロアで不要分を吹き払うことで、基材壁面にスラリー2をコーティングした。その際にコーティング材料は、基材容量に対して、Rhが0.12g/L、材料2が40g/L、Al2O3が20g/LになるRh層を調製した。最後に、120℃に保たれた乾燥機で2時間水分を飛ばした後、電気炉で500℃、2時間の焼成を加えた。
【００４５】
＜参考例2、3、4＞
参考例2、3、4は、下触媒層がPtを触媒として有する層で、Pt(0.2)/Al2O3(25)＋CZ(30)、上触媒層がRhを触媒として有する層で、Rh(0.12)/Ce-Zr複合酸化物B、C、D(40)＋Al2O3(20)である。参考例2において、スラリー2に使用したRh担体(材料2)の仕様を変更し、スラリーを調製し、コート、乾燥、および焼成を実施した。なお、触媒に関しては、参考例1に示す材料2の組成以外にプロセスの変更は加えていない。参考例2はCe濃度0質量%(B)であり、参考例3はCe濃度20質量%(C)であり、参考例4はCe濃度60質量%(D)のCe-Zr複合酸化物を使用した。
【００４６】
＜参考例5、6、7、8＞
参考例5、6、7、8は、下触媒層がPtを触媒として有する層で、Pt(0.2)/Al2O3(25)＋ CZ(30) 、上触媒層がRhを触媒として有する層で、Rh層 Rh(0.12)/Ce-Zr複合酸化物B(40)＋Al2O3(20)＋低SSA Ce-Zr複合酸化物(4、8、12、16) である。参考例1において、スラリー2にさらに低SSA Ce-Zr複合酸化物を各量投入し、スラリーを調製し、コート、乾燥、および焼成を実施した。なお、触媒に関しては、参考例1のスラリー2の調製工程の際に、低SSA Ce-Zr複合酸化物を加える以外に、プロセスの変更は加えていない。参考例5は低SSA Ce-Zr複合酸化物を4質量部、参考例6は8質量部、参考例7は12質量部、参考例8は 16質量部加えた。なお、ここで言う「低SSA Ce-Zr複合酸化物」とは、初期SSAが4m2/g以下の材料のことである。
【００４７】
＜参考例9、10、11、12＞
参考例9、10、11、12は、下触媒層がPtを触媒として有する層で、Pt(0.2)/Al2O3(25)＋CZ(30)、上触媒層がRhを触媒として有する層で、Rh(0.12)/Ce-Zr複合酸化物B(40)＋Al2O3(20)＋高SSA Ce-Zr複合酸化物(4、8、12、16)である。参考例1において、スラリー2にさらに高SSA Ce-Zr複合酸化物を各量投入し、スラリー2を調製し、コート、乾燥、および焼成を実施した。なお、触媒に関しては、参考例1のスラリー2の調製工程の際に、高SSA Ce-Zr複合酸化物を加える以外に、プロセスの変更は加えていない。参考例9は高SSA Ce-Zr複合酸化物を4質量部、参考例10は8質量部、参考例11は12質量部、参考例12は 16質量部加えた。なお、ここで言う「高SSA Ce-Zr複合酸化物」とは、初期SSAが40m2/g以上の材料のことである。
【００４８】
＜実施例1、比較例1、2、3、4＞
実施例1、比較例1、2、3、4は、下触媒層がPtを触媒として有する層で、Pt(0.2)/Al2O3(25)＋CZ(30)、上触媒層がRhを触媒として有する層で、Rh(0.12)/Ce-Zr複合酸化物B(x)＋Al2O3(20)＋低SSA Ce-Zr酸化物(8)＋高SSA Ce-Zr複合酸化物(12)である。参考例1において、スラリー2のRh担体をCe 0質量%のCe-Zr複合酸化物Bに変更して各量投入し、低SSA Ce-Zr酸化物を8質量部、高SSA Ce-Zr複合酸化物を12質量部を各量投入し、スラリーを調製し、コート、乾燥、および焼成を実施した。なお、触媒に関しては、参考例1のスラリー2の調製工程の材料変更以外にはプロセスの変更は加えていない。比較例1はCe-Zr複合酸化物Bを24質量部、比較例2は32質量部、実施例1は40質量部、比較例3は48質量部、比較例4は56質量部加えた。
【００４９】
＜評価方法＞
V型8気筒4.3Lガソリンエンジンを使用し、下流側触媒の床温を950℃とし、条件として1分間にフィードバック、フューエルカット、リッチ、リーンを含むサイクルを50時間実施した。
【００５０】
A/F変動NOx浄化率として、劣化した上流側触媒層を装着し、入りガス雰囲気をA/Fをリッチ−リーンに周期的に振幅させた際の浄化率を測定した。また、定常リッチNOx浄化率として、劣化した上流側触媒層を装着し、入りガス雰囲気をA/F リッチを継続させた際の浄化率を測定した。また、圧力損失として、触媒に一定流量(6m3/分)の空気を流した際の圧力損失を測定した。さらに、低温活性NOx-T50として、リッチ環境下にて低温より昇温し、NOx浄化率が50%に到達した際の温度を測定した。
【００５１】
ここで、使用した材料を以下の表１に示す。
【００５２】
[表１]
2016175053.tif 000003
【００５３】
＜実験結果＞
図４〜６に各実験結果を示す。ここで、図４は、Rh担体のCe濃度とNOx浄化率の関係を特定する実験結果を示した図である。また、図５は、上触媒層における、高SSA複合酸化物と低SSA複合酸化物の添加量とNOx浄化率の関係を特定する実験結果を示した図である。さらに、図６は、Rh担体量と圧力損失の関係、およびRh担体量と低温活性NOx浄化温度の関係を特定する実験結果を示した図である。
【００５４】
図４より、Rh担体のCe濃度に関しては、濃度が0%の場合が触媒活性が最も高くなることが分かる。このことより、参考例2のCe濃度0%を採用することとする。なお、Rh担体の塩基量の低減により、Rh活性が向上しているものと考えられる。
【００５５】
また、図５より、低SSA−OSC材は12g/L以上でOSC性能はサチュレートすること、要求されるOSC性能との差分から高SSA−OSC材も12g/L以上でサチュレートすることより、いずれも12g/L以上の含有量が好ましいことが分かる。なお、低SSA材料は重さに対する体積が小さいため、圧力損失低減に有用であるものの、排出可能なOSC性能には限界がある。この低SSA材料で不足するOSC性能を高SSA材料で補うことにより、良好なOSC性能と圧力損失低減の両立を図ることが可能になる。
【００５６】
また、図６より、Rh担体が増加することで低温活性を向上させることができるものの、圧力損失が増加することが分かる。
【００５７】
Rhの分散性を高めるべく、担体量を増やすことは有用であり、担体量の増加に伴って低温活性が向上する。その一方で、圧力損失が増加する傾向にあることより、実施例1で示すRh担体量40g/LがRhの担体量として最適であると規定できる。
【００５８】
なお、図６で示す結果は、比較例1〜4を本発明の範囲から排除する趣旨ではなく、実施例1が、良好なOSC性能と圧力損失低減の両立を図ることができる最適な量のRh担体を有することを示したものである。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１…基材、２…セル壁、３…触媒層、４…下触媒層、５…上触媒層、１０…触媒コンバーター、Ｆｒ…排ガスの流れ方向上流側、Ｒｒ…排ガスの流れ方向下流側
【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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