(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体において、
前記ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記ハニカム担体の気孔率が４０％以下であり、
前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）としたとき、それらが下式（１）及び（５）の関係を満たすことを特徴とする触媒体。
【数１】
0004094855.tif 000003
【数２】
0004094855.tif 000004
【請求項２】
アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体において、
前記ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記ハニカム担体の気孔率が４０％以下であり、
前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）としたとき、それらが下式（２）及び（５）の関係を満たすことを特徴とする触媒体。
【数３】
0004094855.tif 000005
【数４】
0004094855.tif 000006
【請求項３】
アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体において、
前記ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記ハニカム担体の気孔率が４０％以下であり、
前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）としたとき、それらが下式（１）及び（６）の関係を満たすことを特徴とする触媒体。
【数５】
0004094855.tif 000007
【数６】
0004094855.tif 000008
【請求項４】
アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体において、
前記ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記ハニカム担体の気孔率が４０％以下であり、
前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）としたとき、それらが下式（２）及び（６）の関係を満たすことを特徴とする触媒体。
【数７】
0004094855.tif 000009
【数８】
0004094855.tif 000010
【請求項５】
アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体において、
前記ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記ハニカム担体の気孔率が４０％以下であり、
前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１）及び（７）の関係を満たすことを特徴とする触媒体。
【数９】
0004094855.tif 000011
【数１０】
0004094855.tif 000012
【請求項６】
アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体において、
前記ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記ハニカム担体の気孔率が４０％以下であり、
前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（２）及び（７）の関係を満たすことを特徴とする触媒体。
【数１１】
0004094855.tif 000013
【数１２】
0004094855.tif 000014
【請求項７】
アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体において、
前記ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記ハニカム担体の気孔率が４０％以下であり、
前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１）及び（８）の関係を満たすことを特徴とする触媒体。
【数１３】
0004094855.tif 000015
【数１４】
0004094855.tif 000016
【請求項８】
アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体において、
前記ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記ハニカム担体の気孔率が４０％以下であり、
前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（２）及び（８）の関係を満たすことを特徴とする触媒体。
【数１５】
0004094855.tif 000017
【数１６】
0004094855.tif 000018
【請求項９】
アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体において、
前記ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記ハニカム担体の気孔率が４０％以下であり、
前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１）及び（９）の関係を満たすことを特徴とする触媒体。
【数１７】
0004094855.tif 000019
【数１８】
0004094855.tif 000020
【請求項１０】
アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体において、
前記ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記ハニカム担体の気孔率が４０％以下であり、
前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（２）及び（９）の関係を満たすことを特徴とする触媒体。
【数１９】
0004094855.tif 000021
【数２０】
0004094855.tif 000022
【請求項１１】
前記ハニカム担体が、気孔率１０％を超える素担体にコート材をコーティングすることにより、担体の気孔率を前記素担体の気孔率以下となるよう調整したものである請求項１ないし１０の何れか一項に記載の触媒体。
【請求項１２】
前記ハニカム担体の熱膨張係数が８．０×１０-6／℃以下である請求項１ないし１１の何れか一項に記載の触媒体。
【請求項１３】
前記触媒層がＫ、Ｎａ、Ｌｉの内の少なくとも一種を含有する請求項１ないし１１の何れか一項に記載の触媒体。
【請求項１４】
前記ハニカム担体の主要構成材料がコージェライトである請求項１ないし１１の何れか一項に記載の触媒体。
【請求項１５】
前記ハニカム担体が構成材料としてコージェライトを１０％以上含むものである請求項１ないし１１の何れか一項に記載の触媒体。
【請求項１６】
前記触媒層中に、Ｐｔ、Ｐｄ及びＲｈの内の少なくとも一種の貴金属が含有された請求項１ないし１１の何れか一項に記載の触媒体。
【請求項１７】
触媒層を担持するためのハニカム形状を有する担体において、
前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）としたとき、それらが下式（１０）及び（１２）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体。
【数２１】
0004094855.tif 000023
【数２２】
0004094855.tif 000024
【請求項１８】
触媒層を担持するためのハニカム形状を有する担体において、
前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）としたとき、それらが下式（１１）及び（１２）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体。
【数２３】
0004094855.tif 000025
【数２４】
0004094855.tif 000026
【請求項１９】
触媒層を担持するためのハニカム形状を有する担体において、
前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）としたとき、それらが下式（１０）及び（１３）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体。
【数２５】
0004094855.tif 000027
【数２６】
0004094855.tif 000028
【請求項２０】
触媒層を担持するためのハニカム形状を有する担体において、
前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）としたとき、それらが下式（１１）及び（１３）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体。
【数２７】
0004094855.tif 000029
【数２８】
0004094855.tif 000030
【請求項２１】
触媒層を担持するためのハニカム形状を有する担体において、
前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１０）及び（１４）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体。
【数２９】
0004094855.tif 000031
【数３０】
0004094855.tif 000032
【請求項２２】
触媒層を担持するためのハニカム形状を有する担体において、
前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１１）及び（１４）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体。
【数３１】
0004094855.tif 000033
【数３２】
0004094855.tif 000034
【請求項２３】
触媒層を担持するためのハニカム形状を有する担体において、
前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１０）及び（１５）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体。
【数３３】
0004094855.tif 000035
【数３４】
0004094855.tif 000036
【請求項２４】
触媒層を担持するためのハニカム形状を有する担体において、
前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１１）及び（１５）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体。
【数３５】
0004094855.tif 000037
【数３６】
0004094855.tif 000038
【請求項２５】
触媒層を担持するためのハニカム形状を有する担体において、
前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１０）及び（１６）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体。
【数３７】
0004094855.tif 000039
【数３８】
0004094855.tif 000040
【請求項２６】
触媒層を担持するためのハニカム形状を有する担体において、
前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、
前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１１）及び（１６）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体。
【数３９】
0004094855.tif 000041
【数４０】
0004094855.tif 000042
【請求項２７】
気孔率１０％を超える素担体にコート材をコーティングすることにより、コーティング後の気孔率が前記素担体の気孔率以下となるよう調整したものである請求項１７ないし２６の何れか一項に記載の触媒体用担体。
【請求項２８】
熱膨張係数が８．０×１０-6／℃以下である請求項１７ないし２６の何れか一項に記載の触媒体用担体。
【請求項２９】
主要構成材料がコージェライトである請求項１７ないし２６の何れか一項に記載の触媒体用担体。
【請求項３０】
構成材料としてコージェライトを１０％以上含むものである請求項１７ないし２６の何れか一項に記載の触媒体用担体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車排ガス浄化用のＮＯx吸蔵触媒に代表されるアルカリ金属やアルカリ土類金属、特にＣｓ、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａを含有する触媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、排ガス規制が強化される中、リーンバーンエンジンや直噴エンジンなどの普及に伴い、リーン雰囲気下で、排ガス中のＮＯxを効果的に浄化できるＮＯx吸蔵触媒が実用化された。ＮＯx吸蔵触媒に用いられるＮＯx吸蔵成分としては、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｃｓ等のアルカリ金属、Ｂａ、Ｃａ等のアルカリ土類金属、Ｌａ、Ｙ等の希土類などが知られており、特に最近では、高温度域でのＮＯx吸蔵能に優れるＫの添加効果が注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＮＯx吸蔵触媒は、通常、前記ＮＯx吸蔵成分を含む触媒層を、コージェライトのような酸化物系セラミックス材料やＦｅ-Ｃｒ-Ａｌ合金のような金属材料からなる担体に担持して構成されるが、これらの担体は、排ガスの高温下で活性となったアルカリ金属や一部のアルカリ土類金属、とりわけＫ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｃａに腐食され、劣化しやすいという問題がある。
【０００４】
通常、このような自動車排ガス浄化用触媒の担体は、触媒層の担持性を向上させ、また熱容量を削減して暖気性を高める目的で、高気孔率に設計されているため、前記のようなアルカリ金属やアルカリ土類金属が気孔を通じて広く担体内部にまで侵入して芯まで腐食し、担体をクラック発生、強度低下に代表される、著しい劣化に至らしめる。更に、アルカリ金属やアルカリ土類金属の触媒層から担体内部への移動及び変質は、ＮＯx吸蔵能低下という問題点も併発する。
【０００５】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、ＮＯx吸蔵触媒のようなアルカリ金属やアルカリ土類金属を含有する触媒層を担体に担持してなる触媒体であって、前記アルカリ金属等の担体内部への侵入を抑止し、高温に曝されるような環境下においても、担体として必要な強度とＮＯx吸蔵能を長期に渡って維持できるようにしたものを提供することを目的とする。また、本発明は、アルカリ金属やアルカリ土類金属を含有する触媒層を担持しても、前記アルカリ金属等が内部に侵入しにくく、高温に曝されるような環境下においても、担体として必要な強度を長期に渡って維持できるような触媒体用担体を提供することをもう１つの目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体において、前記ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、前記ハニカム担体の気孔率が４０％以下であり、前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）としたとき、それらが下式（１）及び（５）の関係を満たすことを特徴とする触媒体（第１発明）、（２）及び（５）の関係を満たすことを特徴とする触媒体（第２発明）、（１）及び（６）の関係を満たすことを特徴とする触媒体（第３発明）、（２）及び（６）の関係を満たすことを特徴とする触媒体（第４発明）、が提供される。
【数４１】
Ａ≦Ｂ×０．５  ……（１）
【数４２】
Ａ≦Ｂ×０．２５ ……（２）
【数４３】
Ｅ≧Ｆ ……（５）
【数４４】
Ｅ≧Ｆ×１．５ ……（６）
【００１３】
また、本発明によれば、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体において、前記ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、前記ハニカム担体の気孔率が４０％以下であり、前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１）及び（７）の関係を満たすことを特徴とする触媒体（第５発明）、下式（２）及び（７）の関係を満たすことを特徴とする触媒体（第６発明）、下式（１）及び（８）の関係を満たすことを特徴とする触媒体（第７発明）、下式（２）及び（８）の関係を満たすことを特徴とする触媒体（第８発明）、が提供される。
【数４５】
Ａ≦Ｂ×０．５ ……（１）
【数４６】
Ａ≦Ｂ×０．２５ ……（２）
【数４７】
Ｅ≧Ｇ  ……（７）
【数４８】
Ｅ≧Ｇ×１．５ ……（８）
【００１５】
また、本発明によれば、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体において、前記ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、前記ハニカム担体の気孔率が４０％以下であり、前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１）及び（９）の関係を満たすことを特徴とする触媒体（第９発明）、下式（２）及び（９）の関係を満たすことを特徴とする触媒体（第１０発明）、が提供される。
【数４９】
Ａ≦Ｂ×０．５ ……（１）
【数５０】
Ａ≦Ｂ×０．２５ ……（２）
【数５１】
Ｅ≧Ｆ×Ｇ×１／３０  ……（９）
【００１７】
また、本発明によれば、触媒層を担持するためのハニカム形状を有する担体において、前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）としたとき、それらが下式（１０）及び（１２）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体（第１１発明）、下式（１１）及び（１２）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体（第１２発明）、下式（１０）及び（１３）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体（第１３発明）、下式（１１）及び（１３）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体（第１４発明）、が提供される。
【数５２】
Ａ≦Ｂ×０．５  ……（１０）
【数５３】
Ａ≦Ｂ×０．２５ ……（１１）
【数５４】
Ｅ≧Ｆ ……（１２）
【数５５】
Ｅ≧Ｆ×１．５ ……（１３）
【００２１】
また、本発明によれば、触媒層を担持するためのハニカム形状を有する担体において、前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１０）及び（１４）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体（第１５発明）、下式（１１）及び（１４）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体（第１６発明）、下式（１０）及び（１５）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体（第１７発明）、下式（１１）及び（１５）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体（第１８発明）、が提供される。
【数５６】
Ａ≦Ｂ×０．５ ……（１０）
【数５７】
Ａ≦Ｂ×０．２５ ……（１１）
【数５８】
Ｅ≧Ｇ  ……（１４）
【数５９】
Ｅ≧Ｇ×１．５ ……（１５）
【００２３】
更にまた、本発明によれば、触媒層を担持するためのハニカム形状を有する担体において、前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）とし、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１０）及び（１６）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体（第１９発明）、下式（１１）及び（１６）の関係を満たすことを特徴とする触媒体用担体（第２０発明）、が提供される。
【数６０】
Ａ≦Ｂ×０．５ ……（１０）
【数６１】
Ａ≦Ｂ×０．２５ ……（１１）
【数６２】
Ｅ≧Ｆ×Ｇ×１／３０  ……（１６）
【００２４】
なお、本発明において、「素担体」とは、コート材を何もコーティングしていない状態の担体を言う。また、「コート材の固定化」とは、コート材をコーティングした後、乾燥や焼成等の処理を施すことにより、コート材を担体に強固に付着させることを言う。
【００２５】
更に、本発明における「担体の気孔率」とは、水銀圧入法により測定された担体の全細孔容積から、次式により算出した値を言うものとする。
【数６３】
気孔率（％）＝｛全細孔容積／（１／真比重＋全細孔容積）｝×１００
【００２６】
ただし、素担体と異なる材質のコート材を用いてコーティング処理した場合の真比重については、簡便に、下式により算出される仮の真比重を用いて、気孔率を求めることとする（式中、＊印を付したものは全て担体単位体積あたりの重量を示している）。
【数６４】
仮の真比重＝素担体材の真比重×｛素担体重量*／（素担体重量*＋コート材担持量*）｝＋コート材の固定化後の真比重×｛コート材担持量*／（素担体重量*＋コート材担持量*）｝
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る触媒体は、ＮＯx吸蔵成分としてアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を使用し、当該成分を含む触媒層を担持するための担体として、気孔率が４０％以下の担体を用いる。
【００２８】
このような低気孔率の担体を使用することにより、触媒層中のアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属が担体の内部に侵入・拡散するのを抑止することができ、当該アルカリ金属等との反応による担体の劣化が抑制される。また、従来使用されてきた高気孔率の担体に比べ、緻密で高い初期強度を有するため、高温に曝されるような環境下で、前記アルカリ金属等との反応により、ある程度強度が低下しても、触媒担体として必要な強度を維持することができる。更に、触媒層中の前記アルカリ金属等が担体内部へ移行しにくくなり、触媒層中に含有された当初の状態を保ちやすくなるので、ＮＯx吸蔵能を長期に渡って維持できる。本発明に使用される低気孔率の担体を作製する方法としては、以下のような方法が挙げられる。
【００２９】
［方法１：はじめから低気孔率の担体を作製する方法］
この方法は、はじめから前記のような低気孔率の担体を作製する方法であり、一般的には、緻密な材質を選択することにより実現される。また、同じ材質であても、担体の原料調合時に、原料の種類や配合を調整する（例えば、焼成工程で焼失する成分（有機バインダーなどの有機物、カーボン、グラファイト等）の配合比率を低減する）、原料の粒度を調整する、焼成温度を調整する等の方策により、気孔率を制御して緻密な担体を作製することができる。
【００３０】
［方法２：一旦高気孔率の担体を作製した後、コーティング等の後処理により緻密化し、低気孔率の担体を作製する方法］
この方法は、まず、気孔率１０％を超えるような高気孔率の素担体を作製した後、コート材をコーティングする等の後処理を施すことによって気孔を埋め、担体の気孔率が素担体の気孔率以下となるよう調整する方法である。この方法は、担体材質等により、前記方法１では気孔率の制御が困難な場合に便利である。また、後に述べるように、コート材の種類によっては副次効果を持たせられる等、方法１に比して応用が効くという点でも好適な方法である。
【００３１】
コーティングには、「担体を緻密化（低気孔率化）する」という主目的から、下記コート材成分を含む溶液やゾル等が好適に用いられる。これらはコーティングする時点では、各種溶液やゾルの形態であるが、大気雰囲気で焼成した後には、通常、含有成分に対応する酸化物となる。
【００３２】
コート材の主成分は、耐熱性無機酸化物であることが好ましい。元素としてはＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ等を含むものが好適に用いられる。コート材が担体材と同種であれば熱膨張係数が一致するという耐熱衝撃性上のメリットがあるが、異種のコート材を選択することによって、次に述べる副次効果を持たせることも好ましい。
【００３３】
（効果１）
担体材と異種のコート材として、ＳｉやＰを用いると、担体の強度を向上する効果があり、更に、これらの成分は触媒層から担体側に侵入してくるアルカリ金属等を担体材との反応に優先してトラップする作用を有する。
【００３４】
（効果２）
Ｃｅ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｙ、Ｂａ、Ｔｉ等の触媒作用を持った成分をコート材として使用すると、触媒体全体としての触媒成分を増量するという意味で好ましい。中でも酸素吸蔵能を有するＣｅや、ＮＯx吸蔵能を有し、かつ担体腐食性の低いＢａが好適に用いられる。なお、コート材は触媒層と担体の間及び／又は担体の細孔内に存在し排ガスとの接触効率が非常に低いので、排ガス中のＮＯx等が直接吸着するサイトとなる貴金属成分は含ませないことが好ましい。貴金属成分の共存により、コート材の高温安定性が損なわれる場合もある。
【００３５】
（効果３）
ＡｌやＺｒのような耐食性成分をコート材として使用すると、担体の耐食性を向上させることができる。
【００３６】
以上、コート材として使用可能な代表的成分を例示したが、コート材の主成分は前記成分に限定されるものではなく、また、前記主成分に加えて副成分・微量成分を含ませてよい。更に、コート材は、異なる形態・成分の混合・複合系であってもよい。例えば、Ｈ3ＰＯ4をコーティングした後にＳｉＯ2ゾルをコーティングする、あるいはＳｉＯ2ゾルをコーティングした後にＡｌ2Ｏ3ゾルをコーティングするなど、形態や成分、効果の異なる複数のものを順序立ててコーティングしてもよい。
【００３７】
コーティングに用いる溶液やゾルには、若干量の粉末を含ませてもよい。この粉末としては、前記コート材の主成分として好適に用いられるものの酸化物粉末でも、その他コージェライト、ムライト、スピネル、ペロブスカイト、ゼオライト等の耐熱性無機酸化物粉末でもよく、またＳｉＣ、ＳｉＮ等の非酸化物粉末でもよい。
【００３８】
粉末成分が、担体材やコート材の主成分と同種であれば熱膨張係数が一致するという耐熱衝撃性上のメリットがある一方で、異種の粉末成分を選択することによって、副次効果を持たせることができる。例えば、粉末成分としてコージェライト、ムライト、ゼオライトを用いれば前記効果１のような副次効果を、ペロブスカイトを用いれば前記効果２のような副次効果を、ＳｉＣやＳｉＮを用いれば前記効果３のような副次効果をそれぞれ持たせることができる。また、例えば、ＳｉＯ2ゾルに、ゼオライト粉末とＢａＯ粉末を添加したものをコーティングするのも、好ましい実施態様のひとつである。
【００３９】
粉末の粒径に関しては、粉末が素担体の気孔に入って同気孔を埋めるよう、素担体の最大気孔径以下の粒径の粒子を含むことが必要である。好ましくは、素担体の平均細孔径以下の粒径の粒子を含み、更に好ましくは、素担体の平均細孔径以下の平均粒子径を有する粉末を用いる。
【００４０】
ただし、粉末形態のものを多量に添加すると、その一部は担体の気孔に入るので本発明の実質的な効果は得られるが、一方で、大部分が担体表面上に残留して低気孔率化に寄与しなくなる。したがって、その具体的な添加量については、焼成後の重量比で、溶液やゾルに由来する酸化物重量に対して３０倍程度まで可能ではあるが、実質的には同量以下で十分である。更に圧損への撥ね返りも考えると溶液やゾルに由来する酸化物重量に対して５０％以下に留めることが好ましい。
【００４１】
また、それらの粉末には、別成分をプレドープしたものも好適に用いられる。例えば、それらの粉末自体は特に副次効果を有する種の粉末でなくても、前述のよう各種副次効果を持った成分を当該粉末にプレドープして用いることにより、相応する効果を併せ持たせることが可能である。しかしながら、ムラなく均一にコーティングすることを重要視する場合には、敢えて粉末は添加しない方がよい。
【００４２】
前述の何れの形態のコート材を用いる場合にも、コーティングを行った後は、固定化の目的で、乾燥及び／又は焼成することが好ましい。乾燥のみでも触媒層のウォッシュコート時にコート材が溶出したり変質したりする懸念がない場合には焼成を省略することもできるが、通常、４００〜１３５０℃で焼成することが好ましい。なお、焼成温度が１３５０℃を超えると、担体材及び／又はコート材の劣化を招く場合がある。焼成温度を１１５０℃以下とすると、更に安全で好ましい。また、コーティングを複数回行う場合には、まとめて最後に１回焼成することが製造上最も効率的であるが、必要に応じて 途中要所で 更に焼成工程を挿んでもよい。
【００４３】
本発明における担体の気孔率は、４０％以下であり、好ましくは３０％以下、更に好ましくは２０％以下である。担体の気孔率が３０％を超えるとアルカリ金属やアルカリ土類金属の侵入抑止効果が低下し、４０％を超えると初期強度も不足する。また、気孔率が２０％以下であれば、高温下で長時間の使用においても、必要なアルカリ金属等の侵入抑止効果、高強度が維持される。
【００４４】
更に、担体の低気孔率化がコーティングによる場合、素担体が１０％を超える気孔率を有すると効果が顕著になる。例えば、気孔率２５％を超える素担体にコート材をコーティングして、担体の気孔率が２５％以下となるよう調整することにより顕著な効果が得られる。更に、気孔率３５％を超える素担体をコーティングにより低気孔率化したり、コーティングにより担体の気孔率が２０％以下となるよう調整することによって、一層顕著な効果が得られる。
【００４５】
第１、第３、第５、第７、第９発明に係る触媒体は、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層をハニカム担体に担持してなる触媒体であって、前記のとおりハニカム担体の気孔率が４０％以下であることに加え、前記ハニカム担体の気孔率をＡ（％）とし、前記ハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）としたとき、それらが下式（１）の関係を満たすことを特徴とするものである。
【００４６】
【数６５】
Ａ≦Ｂ×０．５  ……（１）
【００４７】
一般に、触媒層を担持するハニカム担体の隔壁が薄くなるほど、触媒層中のアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属が隔壁の芯まで浸透しやすく、また、担体の初期強度も低くなるので、ハニカム担体の気孔率を低下させる必要があり、発明者らが検討した結果、ハニカム担体の気孔率Ａ（％）とハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さＢ（μｍ）とが上記式（１）を満たす場合に、アルカリ金属等の担体内部への侵入を効果的に抑制でき、必要な強度やＮＯx吸蔵能を長期に渡って維持できることがわかった。
【００４８】
また、第２、第４、第６、第８、第１０発明に係る触媒体は、第１、第３、第５、第７、第９発明と同様の観点からハニカム担体の気孔率Ａ（％）とハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さＢ（μｍ）とを関連付けたものであり、それらが下式（２）の関係を満たすようにすることによって、より確実な効果が得られる。
【００４９】
【数６６】
Ａ≦Ｂ×０．２５  ……（２）
【００５０】
これら本発明の触媒体では、前記担体の気孔率をＣ（％）とし、前記触媒層中に含有されるアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の担体体積１リットルあたりの元素重量をＤ（ｇ／Ｌ）としたとき、それらが下式（３）の関係を満たすことが好ましい。
【００５１】
【数６７】
Ｃ≦（１／Ｄ）×６００  ……（３）
【００５２】
一般に、触媒層に含まれるアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の量が多いほど、それらアルカリ金属等による担体の腐食が激しくなるので、担体の気孔率を低下させてアルカリ金属等の担体への侵入を抑制する必要があり、発明者らが検討した結果、担体の気孔率Ｃ（％）と触媒層中に含有されるアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の担体体積１リットルあたりの元素重量をＤ（ｇ／Ｌ）とが上記式（３）を満たす場合に、アルカリ金属等の担体内部への侵入を効果的に抑制でき、必要な強度やＮＯx吸蔵能を長期に渡って維持できることがわかった。
【００５３】
また、本発明の触媒体では、同様の観点から担体の気孔率Ｃ（％）と触媒層中に含有されるアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の担体体積１リットルあたりの元素重量をＤ（ｇ／Ｌ）とを関連付け、それらが下式（４）の関係を満たすようにすることによって、より確実な効果が得られる。
【００５４】
【数６８】
Ｃ≦（１／Ｄ）×４００  ……（４）
【００５５】
また、第１、第２発明に係る触媒体は、ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）としたとき、それらが下式（５）の関係を満たす。
【００５６】
【数６９】
Ｅ≧Ｆ  ……（５）
【００５７】
触媒層を担持する担体は、その気孔率が低いほど触媒層からのアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の侵入を抑制できる。そして、担体が、素担体にコート材をコーティングすることによって気孔率を所定値まで低下させてなるものである場合、コーティング前の素担体の気孔率が高いほど、その気孔率を所定値まで下げるのに必要なコート材の量は多くなる。発明者らが検討した結果、コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量Ｅ（ｇ／Ｌ）と、素担体のコート材をコーティングする前の気孔率Ｆ（％）とが上記式（５）を満たす場合に、適切な気孔率を持った担体が得られ、アルカリ金属等の担体内部への侵入を効果的に抑制でき、必要な強度やＮＯx吸蔵能を長期に渡って維持できることがわかった。
【００５８】
また、第３、第４発明に係る触媒体では、同様の観点からコート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量Ｅ（ｇ／Ｌ）と、素担体のコート材をコーティングする前の気孔率Ｆ（％）とを関連付け、それらが下式（６）の関係を満たすようにすることによって、より確実な効果が得られる。
【００５９】
【数７０】
Ｅ≧Ｆ×１．５  ……（６）
【００６０】
また、第５、第６発明に係る触媒体は、ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（７）の関係を満たす。
【００６１】
【数７１】
Ｅ≧Ｇ  ……（７）
【００６２】
触媒層を担持する担体は、その幾何学的表面積（ＧＳＡ）が低いほど触媒層からのアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の侵入を抑制できる。そして、担体が、素担体にコート材をコーティングすることによって幾何学的表面積を所定値まで低下させてなるものである場合、コーティング前の素担体の幾何学的表面積が高いほど、その幾何学的表面積を所定値まで下げるのに必要なコート材の量は多くなる。発明者らが検討した結果、コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量Ｅ（ｇ／Ｌ）と、素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積Ｇ（ｃｍ2／ｃｍ3）とが上記式（７）を満たす場合に、適切な幾何学的表面積を持った担体が得られ、アルカリ金属等の担体内部への侵入を効果的に抑制でき、必要な強度やＮＯx吸蔵能を長期に渡って維持できることがわかった。
【００６３】
また、第７、第８発明に係る触媒体では、同様の観点からコート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量Ｅ（ｇ／Ｌ）と、素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積Ｇ（ｃｍ2／ｃｍ3）とを関連付け、それらが下式（８）の関係を満たすようにすることによって、より確実な効果が得られる。
【００６４】
【数７２】
Ｅ≧Ｇ×１．５  ……（８）
【００６５】
また、第９、第１０発明に係る触媒体は、ハニカム担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであり、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（９）の関係を満たす。
【００６６】
【数７３】
Ｅ≧Ｆ×Ｇ×１／３０  ……（９）
【００６７】
前記のとおり、触媒層を担持する担体は、その気孔率や幾何学的表面積が低いほど触媒層からのアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の侵入を抑制できる。そして、担体が、素担体にコート材をコーティングすることによって気孔率と幾何学的表面積とを所定値まで低下させてなるものである場合、コーティング前の素担体の気孔率と幾何学的表面積が高いほど、それらを所定値まで下げるのに必要なコート材の量は多くなる。発明者らが検討した結果、コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量Ｅ（ｇ／Ｌ）と、素担体のコート材をコーティングする前の気孔率Ｆ（％）と、素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積Ｇ（ｃｍ2／ｃｍ3）とが上記式（９）を満たす場合に、適切な気孔率と幾何学的表面積を持った担体が得られ、アルカリ金属等の担体内部への侵入を効果的に抑制でき、必要な強度やＮＯx吸蔵能を長期に渡って維持できることがわかった。
【００７０】
第１１、第１３、第１５、第１７、第１９発明に係る触媒体用担体は、ハニカム形状を有する担体（ハニカム担体）であって、前記担体の気孔率をＡ（％）とし、前記担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さをＢ（μｍ）としたとき、それらが下式（１０）の関係を満たすことを特徴とするものであり、これにアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層を担持することにより、前記本発明に係る触媒体のような、担体劣化が抑制された触媒体が得られる。
【００７１】
【数７４】
Ａ≦Ｂ×０．５  ……（１０）
【００７２】
第１２、第１４、第１６、第１８、第２０発明に係る触媒体用担体は、第１１、第１３、第１５、第１７、第１９発明と同様にハニカム担体の気孔率Ａ（％）とハニカム担体の貫通孔を仕切る隔壁の厚さＢ（μｍ）とを関連付けて、それらが下式（１１）の関係を満たすようにしたことを特徴とするものであり、これにアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層を担持することにより、前記本発明に係る触媒体のような、担体劣化が抑制された触媒体が得られる。なお、これら本発明の触媒体用担体は、気孔率１０％を超える素担体にコート材をコーティングすることにより、コーティング後の気孔率が前記素担体の気孔率以下となるよう調整したものであることが好ましい。
【００７３】
【数７５】
Ａ≦Ｂ×０．２５  ……（１１）
【００７４】
また、第１１、第１２発明に係る触媒体用担体は、前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであって、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）としたとき、それらが下式（１２）の関係を満たすものであり、これにアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層を担持することにより、前記本発明の触媒体のような、担体劣化が抑制された触媒体が得られる。
【００７５】
【数７６】
Ｅ≧Ｆ  ……（１２）
【００７６】
また、第１３、第１４発明に係る触媒体用担体は、同様にコート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量Ｅ（ｇ／Ｌ）と、素担体のコート材をコーティングする前の気孔率Ｆ（％）とを関連付けて、それらが下式（１３）の関係を満たすようにしたものであり、これにアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層を担持することにより、前記本発明の触媒体のような、担体劣化が抑制された触媒体が得られる。
【００７７】
【数７７】
Ｅ≧Ｆ×１．５  ……（１３）
【００７８】
また、第１５、第１６発明に係る触媒体用担体は、前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであって、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１４）の関係を満たすものであり、これにアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層を担持することにより、前記本発明の触媒体のような、担体劣化が抑制された触媒体が得られる。
【００７９】
【数７８】
Ｅ≧Ｇ  ……（１４）
【００８０】
また、第１７、第１８発明に係る触媒体用担体は、同様にコート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量Ｅ（ｇ／Ｌ）と、素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積Ｇ（ｃｍ2／ｃｍ3）とを関連付けて、それらが下式（１５）の関係を満たすようにしたものであり、これにアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層を担持することにより、前記本発明の触媒体のような、担体劣化が抑制された触媒体が得られる。
【００８１】
【数７９】
Ｅ≧Ｇ×１．５  ……（１５）
【００８２】
また、第１９、第２０発明に係る触媒体用担体は、前記担体が、素担体にコート材をコーティングしてなるものであって、前記コート材の固定化後における担体体積１リットルあたりのコート材重量をＥ（ｇ／Ｌ）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の気孔率をＦ（％）とし、前記素担体のコート材をコーティングする前の幾何学的表面積（ＧＳＡ）をＧ（ｃｍ2／ｃｍ3）としたとき、それらが下式（１６）の関係を満たすものであり、これにアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する触媒層を担持することにより、前記本発明の触媒体のような、担体劣化が抑制された触媒体が得られる。
【００８３】
【数８０】
Ｅ≧Ｆ×Ｇ×１／３０  ……（１６）
【００８４】
なお、本発明の触媒体用担体において、素担体にコート材をコーティングするためのコーティング方法やコート材の材質等は、本発明の触媒体で説明したとおりである。
【００８５】
本発明の触媒体又は本発明の担体を用いて作製した触媒体を、高温に曝される自動車の排ガス浄化用途に使用する場合、耐熱衝撃性の観点から、担体の熱膨張係数を、８．０×１０-6／℃以下とすることが好ましく、４．０×１０-6／℃以下とすると更に好ましく、２．０×１０-6／℃以下とするとより一層好ましい。更に、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含む触媒をコートして、８５０℃で５０時間の熱処理を施した後においても、触媒体の熱膨張係数が１０．０×１０-6／℃以下には抑えられているようにすることが好ましく、５．０×１０-6／℃以下に抑えられているようにするとより好ましい。
【００８６】
本発明は、各種担体構成材料に適用して、その効果を発現するので、セラミック質、メタル質等、特に担体の材料は制限されないが、例えば酸化物系セラミックス材料のコージェライト、ムライト、アルミナ、ジルコニア、チタニア、スピネル、リン酸ジルコニル、チタン酸アルミニウム、Ｇｅ-コージェライト、非酸化物系セラミック材料のＳｉＣ、ＳｉＮ、メタル材料ではＦｅ-Ｃｒ-Ａｌ合金等が好適に適用できる。中でもアルカリ金属やアルカリ土類金属による腐食を受けやすい酸化物系セラミックス担体を用いる場合に効果が大きく、自動車排ガス浄化用触媒の分野で汎用されているコージェライト担体に対して、非常に効果的である。また、複数種の材料の混合系、複合系から成る担体、例えばコージェライトでムライト粒子やＳｉＣ粒子を結合した材料等からなる担体（特に構成材料としてコージェライトを１０％以上含むもの）に対しても好適に適用可能である。
【００８７】
本発明に係る触媒体に用いる担体及び本発明に係る触媒体用担体は、薄い隔壁で仕切られた多数の貫通孔（セル）で構成されるハニカム形状の担体（ハニカム担体）である。ハニカム担体の貫通孔形状（セル形状）は、円形、多角形、コルゲート型等の任意の形状でよいが、近年ＮＯx吸蔵触媒用としては、従来の三角形セル、四角形セルの他、触媒層のコート厚均一化の目的にて、六角形セルが使用される傾向にあり、これらに本発明を適用することも、好ましい実施態様のひとつである。また、ハニカム担体の外形は設置する排気系の内形状に適した所定形状に形成されたものでよい。
【００８８】
ハニカム担体のセル密度も特に限定されないが、６〜１５００セル／インチ2（０．９〜２３３セル／ｃｍ2）の範囲のセル密度であることが、触媒担体としては好ましい。また、隔壁の厚さは、２０〜２０００μｍの範囲が好ましい。２０〜２００μｍの薄壁の場合、触媒層から担体壁厚の中心までアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の拡散が容易であるため、本発明の必要性が高く、劣化抑止効果も大きい。
【００８９】
ＮＯx吸蔵成分として触媒層に含まれるアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の種類も特に制限はなく、例えばアルカリ金属としてはＫ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｓ、アルカリ土類金属としてはＣａ、Ｂａ、Ｓｒなどが挙げられるが、中でも腐食性の高いアルカリ金属、特にＫをＮＯx吸蔵成分に用いる場合に、本発明は最も効果的である。
【００９０】
また、触媒層中には、アルカリ金属やアルカリ土類金属といったＮＯx吸蔵成分の他に、通常触媒成分としてＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属が含まれる。これらの貴金属は、アルカリ金属やアルカリ土類金属がＮＯxを吸蔵するに先立って排ガス中のＮＯとＯ2とを反応させてＮＯ2を発生させたり、一旦吸蔵されたＮＯxが放出された際に、そのＮＯxを排ガス中の可燃成分と反応させて無害化させる。触媒層の構成材料としては、前記のようなＮＯx吸蔵成分や貴金属を高分散に担持させるため、γＡｌ2Ｏ3のような比表面積の大きな耐熱性無機酸化物を用いるのが好ましい。
【００９１】
更にまた、本発明においては、触媒成分として用いるアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属と反応しやすく、担体の主要構成材料よりもこれらと優先的に反応する物質（以下、このような物質を「アンカー物質」と呼ぶ。）を、触媒層中に（例えば触媒層の最下層として）共存させておくのも好ましい。このようにしておくことにより、触媒体が使用中に高温に晒されても、触媒層中のアルカリ金属やアルカリ土類金属は優先的にアンカー物質と反応し、担体との反応が抑えられるため、結果的に担体の劣化が抑止される。
【００９２】
触媒成分として用いるアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の中でも、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａが特に担体を劣化させるので、これらが用いられる場合には、これらと優先的に反応する物質をアンカー物質として使用するのが好ましい。具体的には、担体の材質にもよるが、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｉ、Ｗ等が挙げられる。
【００９３】
触媒体層中に存在させるアンカー物質の量は、共存するＬｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｃａ等のアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属と反応して化合物を生成する当量を基準として、その０．０５〜１０倍の範囲とすることが好ましく、更に０．１〜５倍の範囲とすると一層好ましい。この場合、共存するアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の量は、触媒体単位体積当たりで判断するのが妥当である。０．０５倍未満では担体劣化抑止効果が無く、１０倍を超えると効果が頭打ちとなる。また、０．１倍未満では担体劣化抑止効果が小さく、５倍を超えると効果の割に高コストとなる。
【００９４】
また、アンカー物質の絶対量としては、アンカー物質元素基準で、触媒体単位体積当たり０．５〜１００ｇ／Ｌが好ましい。０．５ｇ／Ｌ未満では担体劣化抑止効果が小さく、１００ｇ／Ｌを超えてＮＯx吸蔵触媒と同一担体に担持すると、ハニカム担体を用いた場合にはセルの目詰まりが懸念される。なお、担体劣化抑止効果、コスト、担持性等の総合的な観点からは、触媒体単位体積当たり２〜８０ｇ／Ｌとすることがより好ましく、１０〜７０ｇ／Ｌとすることが更に好ましい。
【００９５】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９６】
［Ｋ含有ＮＯx吸蔵触媒ウォッシュコート用スラリーの調製］
市販のγＡｌ2Ｏ3粉末（比表面積：２００ｍ2／ｇ）を、(ＮＨ3)2Ｐｔ(ＮＯ2)2水溶液とＫＮＯ3水溶液とを混合した溶液に浸漬し、ポットミルにて２時間攪拌した後、水分を蒸発乾固させ、乾式解砕して６００℃で３時間電気炉焼成した。こうして得られた(Ｐｔ＋Ｋ)-predopedγＡｌ2Ｏ3粉末に、Ａｌ2Ｏ3ゾルと水分を添加し、再びポットミルにて湿式粉砕することにより、Ｋ含有ＮＯx吸蔵触媒ウォッシュコート用スラリー（以下、「Ｋ触媒スラリー」と言う。）を調製した。γＡｌ2Ｏ3とＰｔ及びＫとの量関係は、ハニカム担体にスラリーをウォッシュコートし最終的に焼成を経た段階で、Ｋ触媒担持量が１００ｇ／Ｌ（ハニカム体積あたり）である場合に、Ｐｔが３０ｇ／ｃｆｔ(１．０６ｇ／Ｌ)（ハニカム体積あたり、Ｐｔ元素ベースの重量）、Ｋが２０ｇ／Ｌ（ハニカム体積あたり、Ｋ元素ベースの重量）となるよう、混合浸漬の段階で調整した。Ａｌ2Ｏ3ゾルの添加量は、その固形分が、Ａｌ2Ｏ3換算で、全Ａｌ2Ｏ3の５重量％となる量とし、水分についてはスラリーがウォッシュコートしやすい粘性となるよう、適宜添加した。
【０１０１】
［サンプル調製］
（実施例１）
まず、コージェライトハニカム担体（隔壁厚さ：１６５μｍ、セル密度：４００ｃｐｓｉ（６２セル／ｃｍ2）、気孔率：３５％、ＧＳＡ：２７．３ｃｍ2／ｃｍ3）を、市販のＡｌ2Ｏ3ゾルに浸漬した。セル内の余分な液を吹き払った後、担体を乾燥した。Ａｌ2Ｏ3ゾルのコート量は、焼成後に４０ｇ／Ｌ（ハニカム担体体積）となるよう調整した。一度の浸漬及び乾燥で所望のコート量に不足である場合には、到達するまで浸漬及び乾燥の工程を繰り返した。得られたハニカム担体を電気炉にて１１５０℃で３時間焼成した。焼成後、このハニカム担体に前記Ｋ触媒スラリーをウォッシュコートして乾燥する工程を、Ｋ触媒担持量が１００ｇ／Ｌとなるまで、必要に応じて繰り返した。その後、再び電気炉にて６００℃で１時間焼成し、Ｋ含有ＮＯx吸蔵触媒体１を得た。
【０１０２】
（実施例２）
まず、コージェライトハニカム担体（隔壁厚さ：１６５μｍ、セル密度：４００ｃｐｓｉ（６２セル／ｃｍ2）、気孔率：３５％、ＧＳＡ：２７．３ｃｍ2／ｃｍ3）を、市販のＡｌ2Ｏ3ゾルに浸漬した。セル内の余分な液を吹き払った後、担体を乾燥した。Ａｌ2Ｏ3ゾルのコート量は、焼成後に８０ｇ／Ｌ（ハニカム担体体積）となるよう調整した。一度の浸漬及び乾燥で所望のコート量に不足である場合には、到達するまで浸漬及び乾燥の工程を繰り返した。得られたハニカム担体を電気炉にて１１５０℃で３時間焼成した。焼成後、このハニカム担体に前記Ｋ触媒スラリーをウォッシュコートして乾燥する工程を、Ｋ触媒担持量が１００ｇ／Ｌとなるまで、必要に応じて繰り返した。その後、再び電気炉にて６００℃で１時間焼成し、Ｋ含有ＮＯx吸蔵触媒体２を得た。
【０１０３】
（実施例３）
まず、コージェライトハニカム担体隔壁厚さ：１６５μｍ、セル密度：４００ｃｐｓｉ（６２セル／ｃｍ2）、気孔率：３５％、ＧＳＡ：２７．３ｃｍ2／ｃｍ3）を、市販のＳｉＯ2ゾルに浸漬した。セル内の余分な液を吹き払った後、担体を乾燥した。ＳｉＯ2ゾルのコート量は、焼成後に５０ｇ／Ｌ（ハニカム担体体積）となるよう調整した。一度の浸漬及び乾燥で所望のコート量に不足である場合には、到達するまで浸漬及び乾燥の工程を繰り返した。得られたハニカム担体を電気炉にて７００℃ で３時間焼成した。焼成後、このハニカム担体に前記Ｋ触媒スラリーをウォッシュコートして乾燥する工程を、Ｋ触媒担持量が１００ｇ／Ｌとなるまで、必要に応じて繰り返した。その後、再び電気炉にて６００℃で１時間焼成し、Ｋ含有ＮＯx吸蔵触媒体３を得た。
【０１０４】
（比較例１）
コージェライトハニカム担体（隔壁厚さ：１６５μｍ、セル密度：４００ｃｐｓｉ（６２セル／ｃｍ2）、気孔率：４５％、ＧＳＡ：２７．３ｃｍ2／ｃｍ3）に前記Ｋ触媒スラリーをウォッシュコートして乾燥する工程を、Ｋ触媒担持量が１００ｇ／Ｌとなるまで、必要に応じて繰り返した。その後、電気炉にて６００℃で１時間焼成し、Ｋ含有ＮＯx吸蔵触媒体４を得た。
【０１０５】
（実施例４）
まず、コージェライトハニカム担体（隔壁厚さ：６３．５μｍ、セル密度：９００ｃｐｓｉ（１４０セル／ｃｍ2）、気孔率：３５％、ＧＳＡ：４３．７ｃｍ2／ｃｍ3）を、市販のＡｌ2Ｏ3ゾルに浸漬した。セル内の余分な液を吹き払った後、担体を乾燥した。Ａｌ2Ｏ3ゾルのコート量は、焼成後に１００ｇ／Ｌ（ハニカム担体体積）となるよう調整した。一度の浸漬及び乾燥で所望のコート量に不足である場合には、到達するまで浸漬及び乾燥の工程を繰り返した。得られたハニカム担体を電気炉にて１１５０℃で３時間焼成した。焼成後、このハニカム担体に前記Ｋ触媒スラリーをウォッシュコートして乾燥する工程を、Ｋ触媒担持量が１００ｇ／Ｌとなるまで、必要に応じて繰り返した。その後、再び電気炉にて６００℃で１時間焼成し、Ｋ含有ＮＯx吸蔵触媒体５を得た。
【０１０６】
（実施例５）
まず、コージェライトハニカム担体（隔壁厚さ：６３．５μｍ、セル密度：９００ｃｐｓｉ（１４０セル／ｃｍ2）、気孔率：３５％、ＧＳＡ：４３．７ｃｍ2／ｃｍ3）を、市販のＡｌ2Ｏ3ゾルに浸漬した。セル内の余分な液を吹き払った後、担体を乾燥した。Ａｌ2Ｏ3ゾルのコート量は、焼成後に８０ｇ／Ｌ（ハニカム担体体積）となるよう調整した。一度の浸漬及び乾燥で所望のコート量に不足である場合には、到達するまで浸漬及び乾燥の工程を繰り返した。得られたハニカム担体を電気炉にて１１５０℃で３時間焼成した。焼成後、このハニカム担体に前記Ｋ触媒スラリーをウォッシュコートして乾燥する工程を、Ｋ触媒担持量が１００ｇ／Ｌとなるまで、必要に応じて繰り返した。その後、再び電気炉にて６００℃で１時間焼成し、Ｋ含有ＮＯx吸蔵触媒体６を得た。
【０１０７】
（比較例２）
コージェライトハニカム担体（隔壁厚さ：６３．５μｍ、セル密度：９００ｃｐｓｉ（１４０セル／ｃｍ2）、気孔率：３５％、ＧＳＡ：４３．７ｃｍ2／ｃｍ3）に前記Ｋ触媒スラリーをウォッシュコートして乾燥する工程を、Ｋ触媒担持量が１００ｇ／Ｌとなるまで、必要に応じて繰り返した。その後、電気炉にて６００℃で１時間焼成し、Ｋ含有ＮＯx吸蔵触媒体７を得た。
【０１０８】
（実施例６）
まず、コージェライトハニカム担体（隔壁厚さ：１６５μｍ、セル密度：４００ｃｐｓｉ（６２セル／ｃｍ2）、気孔率：３５％、ＧＳＡ：２７．３ｃｍ2／ｃｍ3）を、市販のＳｉＯ2ゾルに浸漬した。セル内の余分な液を吹き払った後、担体を乾燥した。ＳｉＯ2ゾルのコート量は、焼成後に４０ｇ／Ｌ（ハニカム担体体積）となるよう調整した。一度の浸漬及び乾燥で所望のコート量に不足である場合には、到達するまで浸漬及び乾燥の工程を繰り返した。その後、更に市販のＡｌ2Ｏ3ゾルを同様にしてコーティングした。Ａｌ2Ｏ3ゾルのコート量は、焼成後に４０ｇ／Ｌ（ハニカム担体体積）となるよう調整した。得られたハニカム担体を電気炉にて７００℃ で３時間焼成した。焼成後、このハニカム担体に前記Ｋ触媒スラリーをウォッシュコートして乾燥する工程を、Ｋ触媒担持量が１００ｇ／Ｌとなるまで、必要に応じて繰り返した。その後、再び電気炉にて６００℃で１時間焼成し、Ｋ含有ＮＯx吸蔵触媒体８を得た。
【０１１２】
（比較例３）
コージェライトハニカム担体（隔壁厚さ：８８．９μｍ、セル密度：４００ｃｐｓｉ（６２セル／ｃｍ2）、気孔率：４５％、ＧＳＡ：３５．１ｃｍ2／ｃｍ3）に前記Ｋ触媒スラリーをウォッシュコートして乾燥する工程を、Ｋ触媒担持量が１００ｇ／Ｌとなるまで、必要に応じて繰り返した。その後、電気炉にて６００℃で１時間焼成し、Ｋ含有ＮＯx吸蔵触媒体９を得た。
【０１１３】
［担体の全細孔容積及び気孔率の測定］
前記Ｋ含有ＮＯx吸蔵触媒体１〜１６について、Ｋ触媒スラリーをウォッシュコートする前に、水銀圧入法にて担体の全細孔容積を測定し、全細孔容積から、前述の式を用いて気孔率を算出した。その算出結果を表１に示す。
【０１１４】
［耐久試験］
前記Ｋ含有ＮＯx吸蔵触媒体１〜１６を、電気炉にて、水分を１０％共存させながら、８５０℃で３０時間加速耐久した。
【０１１５】
［担体劣化抑止効果の評価］
耐久試験後のＫ含有ＮＯx吸蔵触媒体１〜１６について、外観観察及び電子顕微鏡を用いてクラックの発生状況を調査した。また、テストピースを切り出して初期及び耐久後の抗折強度を測定し、初期の抗折強度に対する耐久試験後の抗折強度の低下率を求めた。それらの結果を表１に示す。
【０１１６】
【表１】
0004094855.tif 000002
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の触媒体及び本発明の触媒体用担体を用いて作製された触媒体においては、触媒層中に含まれるアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の担体内部への侵入が抑えられるとともに、高い初期強度が得られる。そして、その結果、当該アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属による担体の劣化が抑止され、触媒担体として必要な強度とＮＯx吸蔵能を長期に渡って維持できる。