(57)【要約】【課題】ＯＳＣ性能のみならず、耐被毒性にも優れた排ガス浄化用触媒を提供する。【解決手段】本発明は、触媒成分である貴金属を含有するコーティング層がハニカム担体に形成されてなる排ガス浄化用触媒であって、前記コーティング層として、前記ハニカム担体側から順に、第一層、第二層、第三層が形成されている。第一層は、貴金属（例えば、Ｐｄ）が担持された多孔質基材（例えば、Ｐｄ／アルミナ）と、ＺｒＣｅ複合酸化物（例えば、ＺＣＮI）とを含有し、第二層は、貴金属（例えば、Ｒｈ）が担持されたＺｒＣｅ複合酸化物（例えば、Ｒｈ／ＺＣＮII）を含有する。第三層は、ロジウム（Ｒｈ）が担持されたＺｒアルミナ（例えば、Ｒｈ／Ｚｒアルミナ）を含有する。【選択図】図１
2009061437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒成分である貴金属を含有するコーティング層がハニカム担体に形成されてなる排ガス浄化用触媒であって、
前記コーティング層として、前記ハニカム担体側から順に、第一層、第二層、第三層が形成されており、
前記第一層は、貴金属が担持された多孔質基材と、ＺｒＣｅ複合酸化物とを含有し、
前記第二層は、貴金属が担持されたＺｒＣｅ複合酸化物を含有し、
前記第三層は、ロジウム（Ｒｈ）が担持されたＺｒアルミナを含有することを特徴とする排ガス浄化用触媒。
【請求項２】
請求項１において、
前記第一層は、パラジウム（Ｐｄ）が担持されたアルミナ製の多孔質基材と、ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物とを含有し、
前記第二層は、ロジウム（Ｒｈ）が担持されたＺｒＣｅＮｄ複合酸化物を含有することを特徴とする排ガス浄化用触媒。
【請求項３】
請求項２において、
前記ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物は、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、及びＮｄ２Ｏ３を含有し、
前記Ｚｒアルミナは、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＬａ２Ｏ３を含有することを特徴とする排ガス浄化用触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関から排出された排ガスには、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の環境汚染物質が含まれている。近年、これらの環境汚染物質を除去するために、各種の排ガス浄化用触媒が開発されており、その一例として、所定のハニカム担体にスラリーをコーティングしてなる排ガス浄化用触媒が知られている。スラリーには、アルミナを代表とする多孔質基材が含まれており、当該多孔質基材には、触媒成分である貴金属が担持されている。また、貴金属としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）のうち少なくとも一種類が用いられている。
【０００３】
ところで、自動車等のエンジンの加減速時には、空燃比（Ａ／Ｆ値）が急激に変動し、この空燃比の変動に伴って、排ガス浄化用触媒の排ガス浄化性能が低下してしまう。そこで、このような排ガス浄化性能の低下を緩和するために、従来より、前述したスラリーには、酸素吸蔵放出材（以下「ＯＳＣ材」という。）が配合されるようになっている（例えば、特許文献１等参照）。また、ＯＳＣ材としては、例えば、ＺｒＣｅ複合酸化物等があり、これらのＯＳＣ材のうち、特にＺｒＣｅ複合酸化物は、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属を担持することにより、極めて優れた酸素吸蔵放出性能（以下「ＯＳＣ性能」という。）を示すことが知られている。なお、ＺｒＣｅ複合酸化物は、一般式：Ｚｒ１−（Ｘ＋Ｙ）／ＣｅＸ／ＭＹＯ２−Ｚ（Ｍ：Ｃｅを除く希土類元素、１−（Ｘ＋Ｙ），Ｘ，Ｙ：Ｚｒ＋Ｃｅ＋Ｍの合計を１としたときの各存在比率、２−Ｚ：ゼロ以上の任意の数）で表され、当該Ｍがネオジウム（Ｎｄ）である場合には、このＺｒＣｅ複合酸化物は、ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物と呼ばれ、ＺＣＮと略記される。そして、貴金属であるロジウム（Ｒｈ）が担持されたＺｒＣｅＮｄ複合酸化物は、Ｒｈ／ＺＣＮと略記される。
【特許文献１】特開２００７−１０５６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、貴金属が担持されたＺｒＣｅ複合酸化物（例えば、Ｒｈ／ＺＣＮ等）は、前述した如くＯＳＣ性能に優れているものの、その反面、被毒成分の吸着性が強いという性質を有する。そのため、従来の排ガス浄化用触媒、すなわち貴金属が担持されたＺｒＣｅ複合酸化物を用いた排ガス浄化用触媒にあっては、ＯＳＣ性能に優れるものの、排ガス中に含まれる被毒成分の影響を強く受けて耐被毒性に劣ることとなり、具体的には、貴金属が担持されたＺｒＣｅ複合酸化物に含まれるＣｅＯ２の量が多いほど、当該排ガス浄化用触媒の排ガス浄化性能が次第に低下する傾向にある。その一例を図３に示す。
【０００５】
図３は、Ｒｈ／ＺＣＮを用いた排ガス浄化用触媒において、このＲｈ／ＺＣＮに含まれるＣｅＯ２の量（具体的には、ＣｅＯ２／ＣｅＯ２＋ＺｒＯ２）と、ライトオフＴ５０（℃）との関係を示すブラフである。なお、ライトオフＴ５０（℃）とは、室温から５００℃まで昇温しながら排ガス浄化触媒によるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの各浄化率を測定し、それぞれの浄化率が５０％に達したときの温度を意味する。また、同図に示すＲｈ／ＺＣＮとは、ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物にＲｈ（ロジウム）を０．２ｗｔ％に担持させたものを意味する。
【０００６】
図３に示すように、Ｒｈ／ＺＣＮに含まれるＣｅＯ２の量が多いほど、ライトオフＴ５０（℃）の温度が高いことがわかる。そして、ライトオフＴ５０（℃）の温度が高いほど、排ガス浄化触媒は、排ガス中に含まれる被毒成分の影響を受けて、その排ガス浄化性能が低くなるのが通常である。従って、従来の排ガス浄化用触媒にあっては、図３に示すような関係が認められることから、Ｒｈ／ＺＣＮに含まれるＣｅＯ２の量が多いほど、耐被毒性に劣ることとなり、その排ガス浄化性能が次第に低下する傾向にあることになる。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ＯＳＣ性能のみならず、耐被毒性にも優れた排ガス浄化用触媒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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、触媒成分である貴金属を含有するコーティング層がハニカム担体に形成されてなる排ガス浄化用触媒であって、前記コーティング層として、前記ハニカム担体側から順に、第一層、第二層、第三層が形成されており、前記第一層は、貴金属が担持された多孔質基材と、ＺｒＣｅ複合酸化物とを含有し、前記第二層は、貴金属が担持されたＺｒＣｅ複合酸化物を含有し、前記第三層は、ロジウム（Ｒｈ）が担持されたＺｒアルミナを含有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明において、前記第一層は、パラジウム（Ｐｄ）が担持されたアルミナ製の多孔質基材と、ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物とを含有し、前記第二層は、ロジウム（Ｒｈ）が担持されたＺｒＣｅＮｄ複合酸化物を含有することが好ましい。
【００１０】
また、本発明において、前記ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物は、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、及びＮｄ２Ｏ３を含有し、前記Ｚｒアルミナは、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＬａ２Ｏ３を含有することが好ましい。
【００１１】
本発明において、第二層は、貴金属が担持されたＺｒＣｅ複合酸化物を含有し、この貴金属が担持されたＺｒＣｅ複合酸化物は、ＯＳＣ性能に優れている。従って、このような第二層がコーティング層として形成されてなる本発明の排ガス浄化用触媒は、ＯＳＣ性能に優れたものとなる。しかも、本発明において、第三層は、第二層の被毒トラップ層として機能し、例えば、被毒成分の第二層への拡散が物理的に防止若しくは抑制されることとなる。さらに、第三層には、ＲｈＺｒが含まれており、このＲｈＺｒのスチームリフォーム反応により、Ｈ２が生成する。そして、このＨ２の作用により、第三層に吸着されたアニオンの再分解が促進することとなる。アニオンは、排ガス浄化用触媒の毒性の原因物質であるため、本発明の如くアニオンの再分解が促進することにより、第二層の被毒が化学的に防止若しくは抑制されることとなる。従って、このような第三層がコーティング層として形成されてなる本発明の排ガス浄化用触媒は、耐被毒性に優れたものとなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＯＳＣ性能のみならず、耐被毒性にも優れた排ガス浄化用触媒を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本実施例を参照しながら、本発明の排ガス浄化用触媒について説明する。
【００１４】
本実施例では、まず、下記表１に示す組成のコーティング層が形成された排ガス浄化用触媒（表１の実施例及び比較例１，２参照）をそれぞれ作製した。
【表１】
2009061437.tif 000003
【００１５】
表１に示すように、実施例及び比較例１，２の排ガス浄化用触媒は、いずれも触媒成分である貴金属を含有するコーティング層がハニカム担体に形成されて構成されているものの、それぞれコーティング層の組成が異なる。すなわち、実施例の排ガス浄化用触媒の場合には、コーティング層として、ハニカム担体側から順に、第一層、第二層、第三層が形成されている。第一層は、貴金属であるパラジウム（Ｐｄ）が担持されたアルミナ製の多孔質基材（Ｐｄ／アルミナ）と、ネオジウム（Ｎｄ）が担持されたＺｒＣｅ複合酸化物（以下「ＺＣＮI」と略記する。）とを含有する。なお、この第一層には、ＣｅＯ２も含まれている。第二層は、貴金属であるロジウム（Ｒｈ）が担持されたＺｒＣｅ複合酸化物（以下「Ｒｈ／ＺＣＮII」と略記する。）を含有する。また、第三層は、ロジウム（Ｒｈ）が担持されたＺｒアルミナ（以下「Ｒｈ／Ｚｒアルミナ」と略記する。）を含有する。そして、前述したＺｒＣｅ複合酸化物（ＺＣＮI及びＺＣＮII）は、いずれもＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｎｄ２Ｏ３を含有し、各成分の割合は、表１に示す通りである。すなわち、ＺＣＮIの場合には、ＺｒＯ２／ＣｅＯ２／Ｎｄ２Ｏ３＝６７／２３／３０であり、ＺＣＮIIの場合には、ＺｒＯ２／ＣｅＯ２／Ｎｄ２Ｏ３＝８０／１０／１０である。また、前述したＺｒアルミナは、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３を含有し、各成分の割合は、ＺｒＯ２／Ａｌ２Ｏ３／Ｌａ２Ｏ３＝１０／８６／４である。
【００１６】
一方、比較例１，２の排ガス浄化用触媒の場合には、いずれもコーティング層として、ハニカム担体側から順に、第一層、第二層が形成されているが、前述した実施例の排ガス浄化用触媒とは異なり、第三層が形成されていない。第一層の組成は、いずれも実施例の排ガス浄化用触媒の第一層の組成と同じである。但し、第二層の組成は、いずれも実施例の排ガス浄化用触媒の第二層の組成と異なる。具体的には、比較例１の排ガス浄化用触媒の第二層は、Ｒｈ（０．１１７）／ＺＣＮII（７３）で構成されており、比較例２の排ガス浄化用触媒の第二層は、前述した第三層の成分を第二層に混ぜ込んで構成されており、Ｒｈ（０．０８２）／ＺＣＮII（７３）と、Ｒｈ（０．０３５）／Ｚｒアルミナ（３０）とで構成されている。
【００１７】
次に、本実施例では、実施例及び比較例１，２の排ガス浄化用触媒についてライトオフＴ５０（℃）及び４００℃浄化率（％）を測定した。その測定結果を図１，２に示す。図１は、各排ガス浄化用触媒のライトオフＴ５０（℃）を示すブラフであり、図２は、各排ガス浄化用触媒の４００℃浄化率（％）を示すブラフである。
【００１８】
図１に示すように、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘのライトオフＴ５０（℃）は、いずれも比較例１よりも比較例２の方が低く、また、比較例２よりも実施例の方が低い温度を示した。さらに、図２に示すように、ＨＣ、ＣＯの４００℃浄化率（％）は、実施例及び比較例１，２でほぼ同じ値（％）を示したにすぎないものの、ＮＯｘの４００℃浄化率（％）は、実施例の方が比較例１，２のいずれよりも高い値（％）を示した。これらの結果は、ライトオフＴ５０（℃）の温度が高いほど、排ガス浄化触媒は、排ガス中に含まれる被毒成分の影響を受けて、その排ガス浄化性能が低くなり、逆に、ライトオフＴ５０（℃）の温度が低いほど、排ガス浄化触媒は、排ガス中に含まれる被毒成分の影響を受けにくく、その排ガス浄化性能が高くなることを示唆するものである。すなわち、図１，２の結果により、実施例の排ガス浄化用触媒は、比較例１，２の排ガス浄化用触媒と比べ、ＯＳＣ性能のみならず、耐被毒性にも優れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】各排ガス浄化用触媒のライトオフＴ５０（℃）を示すブラフである。
【図２】各排ガス浄化用触媒の４００℃浄化率（％）を示すブラフである。
【図３】従来の排ガス浄化用触媒（Ｒｈ／ＺＣＮ）において、Ｒｈ／ＺＣＮに含まれるＣｅＯ２の量と、ライトオフＴ５０（℃）との関係を示すブラフである。
【図１】
2009061437.tif 000004
【図２】
2009061437.tif 000005
【図３】
2009061437.tif 000006