(57)【要約】【課題】ハニカム担体のセル通路２において排気ガスの乱流を生じ易くする。【解決手段】セル通路２の両端が開口し且つセル壁１の表面にセル通路同士を結ぶ連通孔４がセル通路２の全長にわたって多数開口したハニカム担体を採用する。セル壁１の表面に触媒層３を形成し、連通孔４を利用して触媒層表面の凹凸を大きくする。セル通路２の長手方向中間部には触媒層３の厚さが該長手方向前後の部位よりも薄くなった薄層部３ａを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム担体のセル壁に排気ガスを浄化するための触媒層が形成されている排気ガス浄化用触媒であって、
上記ハニカム担体は、各セル通路の両端が開口し、且つ相隣るセル通路を仕切るセル壁の表面に、セル通路同士を結ぶ連通孔がセル通路の全長にわたって多数開口したものであり、
上記触媒層は、上記セル壁の表面に形成されているとともに、該触媒層を構成する触媒材の一部が上記連通孔の開口からその内部に入り込んでいて、上記連通孔の開口部位では、当該触媒層表面に凹部が形成され、又は当該触媒層表面に上記連通孔がその孔径を触媒材によって狭められた状態で開口しており、
上記セル通路の長手方向中間部には、該セル通路内周面を周方向に延びる環状溝が形成されるように、上記触媒層の厚さが該長手方向前後の部位よりも薄くなった薄層部が形成されていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【請求項２】
請求項１において、
上記触媒層は、上記薄層部前後の相対的に厚くなった部分は相異なる複数の触媒材によって二層以上の多層構造に形成され、上記薄層部は上記相異なる複数の触媒材のうちから選択される一の触媒材による単層構造に形成されていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
上記触媒層の薄層部では、上記セル壁の少なくとも一部の連通孔は触媒材によって塞がれておらず、当該連通孔によって相隣るセル通路同士が連通していることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記触媒層は、Ｐｔ、Ｐｄ及びＲｈのうちから選択される少なくとも１種の触媒金属を含有することを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
排気ガス中のＨＣを吸着するＨＣ吸着層と、Ｐｔ、Ｐｄ及びＲｈのうちから選択される少なくとも１種の触媒金属を含有し上記ＨＣ吸着層から脱離するＨＣを浄化する浄化層とが、前者を下にして積層されている触媒層を備えていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の触媒金属と、これを担持する高比表面積酸化物としてのアルミナと、酸素吸蔵放出を行なうことによって触媒が有効に働く排気ガスの空燃比ウィンドウを拡げる機能を有するＣｅ系酸化物とを含有する排気ガス浄化用触媒（三元触媒）は一般に知られている。このような触媒は、エンジンの冷間始動時においては、触媒金属が活性を呈するに十分な温度に達するまでに数十秒の時間を要し、その間は排気ガスが浄化されずに、排出されてしまう。この触媒金属が活性化するまでに排出される排気ガス成分の多くはＨＣ（炭化水素）であることから、これを一時的に吸着して大気中への排出を抑えておき、触媒温度がある程度上昇したときに脱離してくるＨＣを酸化浄化するようにした、所謂ＨＣトラップ触媒も一般に知られている。
【０００３】
これらの触媒は、例えばコージェライト製のハニカム担体に触媒材をウォッシュコートすることによって形成されている。そのハニカム担体としてはセル壁に相隣るセル通路同士を結ぶ連通孔が形成されていないタイプのものが一般に使用されている。従って、三元触媒やＨＣトラップ触媒の触媒層を厚くしても（例えば、複数の触媒材（ＨＣトラップ材を含む）が積層された多層構造にしても）、触媒層の下層部にまで拡散していく排気ガス量は少なく、下層部の触媒材は必ずしも有効に利用されないという問題がある。
【０００４】
すなわち、ハニカム担体のセル通路に流入する排気ガスは、担体の入口側の端面から約１０ｍｍまでの間は乱流状態になっているが、それ以降の出口側の端面に至る間は層流に近い状態になっている、そのため、担体の入口側の端面近くでは、上層部から下層部に拡散する排気ガス量が比較的多いが、排気ガスの流れが層流に近い状態になっている部分では、下層部まで拡散する排気ガス量が少ないと云われている。
【０００５】
これに対して、特許文献１には、例えば、ＨＣトラップ触媒に関し、触媒層を複数のハニカム担体に分離して形成し、この複数のハニカム担体を１つの触媒容器に排気ガス流れ方向に隙間を開けて直列状になるように収容すること、セルが千鳥配列になるように縦横一つおきにセルの上流端を目封じし、上流側担体の目封じされていないセルが下流側担体の目封じされたセルに向かい合うように配置することが記載されている。これは、上流側担体の目封じされていないセルに流入した排気ガスが下流側担体のセルの目封じ端面に衝突し、上記隙間を流れる間に乱流化することを利用して、排気ガスと触媒層との接触を促進するというものである。
【０００６】
また、特許文献２には、メタル担体のセル壁にスリットを設けることが記載されている。このスリットは、メタル担体に生ずる熱応力の緩和や消音をねらいとして設けられているが、排気ガスがスリットを通り抜ける際に乱流を生じて排気ガスと触媒層との接触が促進されると考えられる。
【０００７】
また、パティキュレートフィルタに関して、セル壁に連通孔を有するハニカム担体を使用すること、そのセル通路の上流端と下流端とを千鳥配列で交互に目封じすること、並びにそのセル壁に触媒層を形成することは一般に知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００６−２５５５００号公報
【特許文献２】特開平０６−２７７５２６号公報
【特許文献３】特開２００４−２５１１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１のような担体分離方式の場合、担体数が多くなるだけでなく、担体間隔を一定に保つためのスペーサも必要になり、触媒コンバータの部品点数が多くなってしまう。また、目封じ方式では、排気ガスの流れに対するハニカム担体の通路抵抗が大きくなってエンジンの背圧が上昇する問題がある。この問題は触媒コンバータを大型化することによって解消されるものの、その大型化によって車両のエンジンルームや床下等への触媒コンバータのレイアウトが難しくなるとともに、重量増を招く不具合がある。しかも、上流側担体と下流側担体とを、目封じされていないセルと目封じされたセルとが向かい合うように位置合わせする必要があり、組立作業が煩雑になるとともに、それら担体が走行振動を受けても位置ずれしないようにすることも難しい。
【０００９】
特許文献２のメタル担体の場合、スリットが設けられている部位では排気ガスに乱流を生ずる。しかし、スリットがない部分ではメタル担体のセル壁面が平滑であるが故に触媒層表面も平滑になり、排気ガスが層流状態になり易いという考えられる。特許文献３の場合も、特許文献１と同じく、目封じによる背圧の上昇の問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、ハニカム担体のセル通路において排気ガスに乱流を生じ易くすること、それによって排気ガスが触媒層の下層部まで効率良く拡散するようにして排気ガスの浄化性能を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するために、セル壁に連通孔を有するハニカム担体を採用し、さらに、セル通路の途中にセル壁内周面を周方向に延びる環状溝を形成するようにした。
【００１２】
請求項１に係る発明は、ハニカム担体のセル壁に排気ガスを浄化するための触媒層が形成されている排気ガス浄化用触媒であって、
上記ハニカム担体は、各セル通路の両端が開口し、且つ相隣るセル通路を仕切るセル壁の表面に、セル通路同士を結ぶ連通孔がセル通路の全長にわたって多数開口したものであり、
上記触媒層は、上記セル壁の表面に形成されているとともに、該触媒層を構成する触媒材の一部が上記連通孔の開口からその内部に入り込んでいて、上記連通孔の開口部位では、当該触媒層表面に凹部が形成され、又は当該触媒層表面に上記連通孔がその孔径を触媒材によって狭められた状態で開口しており、
上記セル通路の長手方向中間部には、該セル通路内周面を周方向に延びる環状溝が形成されるように、上記触媒層の厚さが該長手方向前後の部位よりも薄くなった薄層部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
従って、本発明に係る排気ガス浄化用触媒は、各セル通路の全長にわたって、触媒層にセル壁の連通孔の開口に対応した多数の凹部ないしは孔が形成されたものになる。しかも、その凹部ないしは孔は触媒材が連通孔の開口部へ入り込んで生じたものであって、深い。つまり、触媒層表面の凹凸が大きくなる。このため、排気ガスはセル通路の上流端から下流端に至る全長にわたって乱流状態で流れていくことになる。さらに、セル通路長手方向の中間部には触媒層に薄層部を設けて環状溝が形成されているから、該環状溝によって排気ガスの乱流が大きくなる。よって、排気ガスが触媒層の上層部から下層部に拡散し易くなり、下層部の触媒材が排気ガスの浄化に効率良く利用され、排気ガス浄化性能が高まる。しかも、セル通路に目封じをする必要がないから、背圧の上昇も避けられる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１において、
上記触媒層は、上記薄層部前後の相対的に厚くなった部分は相異なる複数の触媒材によって二層以上の多層構造に形成され、上記薄層部は上記相異なる複数の触媒材のうちから選択される一の触媒材による単層構造に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
従って、触媒層の薄層部は単層構造にするだけで形成することができ、すなわち、環状溝の形成のために多層構造の各層の厚さを局部的に薄くする必要がなく、環状溝の形成が容易ないしは簡便になる。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２において、
上記触媒層の薄層部では、上記セル壁の少なくとも一部の連通孔は触媒材によって塞がれておらず、当該連通孔によって相隣るセル通路同士が連通していることを特徴とする。
【００１７】
従って、薄層部によって環状溝になった部位では、排気ガスが連通孔を通って一方のセル通路から他方のセル通路に流出入することによって、排気ガスの乱流化がさらに促進されることになり、触媒層下層部への排気ガスの拡散、それによる排気ガス浄化性能の向上に有利になる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記触媒層は、Ｐｔ、Ｐｄ及びＲｈのうちから選択される少なくとも１種の触媒金属を含有することを特徴とする。
【００１９】
触媒層がこのような触媒金属を含有することにより、本発明に係る排気ガス浄化用触媒を三元触媒やディーゼルエンジン用酸化触媒、或いはＮＯｘ浄化触媒等に利用する上で有利になる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
排気ガス中のＨＣを吸着するＨＣ吸着層と、Ｐｔ、Ｐｄ及びＲｈのうちから選択される少なくとも１種の触媒金属を含有し上記ＨＣ吸着層から脱離するＨＣを浄化する浄化層とが、前者を下にして積層されている触媒層を備えていることを特徴とする。
【００２１】
従って、エンジン始動時など触媒の活性が低いときにはＨＣ吸着層にて排気ガス中のＨＣを吸着し、触媒温度がある程度上昇したときに脱離してくるＨＣを浄化層で酸化浄化することができる。そうして、上述の排気ガスの乱流化によって排気ガスが下層側のＨＣ吸着層に拡散移動し易くなるから、ＨＣ吸着層の利用度が高まり、未浄化ＨＣの排出を抑制する上で有利になる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明によれば、ハニカム担体として、各セル通路の両端が開口し且つセル壁の表面にセル通路同士を結ぶ連通孔が多数開口したものを採用することにより、触媒層の表面に大きな凹凸をセル通路全長にわたって形成し、さらに、セル通路の長手方向中間部には、触媒層の厚さを薄くして環状溝を形成するようにしたから、セル通路の上流端から下流端に至る全長にわたって排気ガスの乱流化を図ることができ、しかも、セル通路長手方向中間部の環状溝によって排気ガスの乱流化をさらに促進することができる。よって、排気ガスが触媒層の上層部から下層部に拡散し易くなり、下層部の触媒材の利用度が高くなり、排気ガス浄化性能が高まる。しかも、セル通路に目封じをする必要がないから、排気ガスの流れに対する通路抵抗が増大することが避けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２４】
本発明に係る排気ガス浄化用触媒は、自動車のエンジンから排出される排気ガスの浄化に適する。図１は当該触媒の一部を拡大して示す。同図において、１はハニカム担体の相隣るセル通路２，２を仕切るセル壁、３はセル壁１の表面に形成された触媒層である。各セル通路２はその両端が開口し、セル壁１の表面には、セル通路２，２同士を結ぶ連通孔４がセル通路全長にわたって多数開口している。
【００２５】
触媒層３は、触媒材をハニカム担体のセル壁１にウォッシュコートすることによって形成されている。その触媒材の一部は各連通孔４の開口からその内部に入り込んでいて、この連通孔４の開口部位では、触媒層３の表面に凹部５が形成され、又は触媒層３の表面に連通孔４がその孔径を触媒材によって狭められた状態で開口している。
【００２６】
さらに、触媒層３には、セル通路２の長手方向中間部に、該長手方向前後の部位よりも、触媒層３の厚さがセル通路内周面の全周にわたって薄くなった薄層部３ａが形成されている。このように薄層部３ａを設けることによって、当該セル通路２に通路内周面を周方向に延びる環状溝６が形成されている。薄層部３ａでは、セル壁１の連通孔４がその孔径を触媒材によって狭められた状態で触媒層表面に開口している。すなわち、相隣るセル通路２，２同士が連通孔４によって連通している。
【００２７】
図１において、矢符は排気ガスの流れを示す。薄層部３ａの前後両側の厚層部３ｂ，３ｂが形成されている通路部では、連通孔４が触媒材によって塞がれているから、排気ガスはセル通路２をその上流端から下流端に向かって流れる。薄層部３ａが形成されている部位では、連通孔４によって相隣るセル通路２，２同士が繋がっているから、排気ガスの一部は連通孔４を通って一方のセル通路２から他方のセル通路２に流れる。
【００２８】
厚層部３ｂでは、触媒層表面の凹部５によって排気ガスに乱流が引き起こされる。薄層部３ａでは、環状溝６によって排気ガスに乱流が引き起こされるとともに、相隣るセル通路２，２間で排気ガスの流出入があることによって、排気ガスの乱流化がさらに促進されることになる。
【００２９】
上記排気ガス浄化用触媒は、触媒層３を形成する触媒材を複数回に分けてハニカム担体にウォッシュコートすることによって製作することができる。すなわち、１回目のウォッシュコートでは、ハニカム担体のセル通路全長にわたってセル壁１に薄く第１層を形成する。２回目以降は、ハニカム担体のセル通路長手方向中間部に所定長さの非コート部分ができるように、ハニカム担体の一端から当該中間部手前までの部位と、他端から当該中間部手前までの部位とに、上記薄い第１層に触媒材が積層されるようにウォッシュコートする。
【００３０】
この場合、セル通路長手方向中間部に所定長さ部分は１回目のウォッシュコートのみによって触媒層が形成され薄層部３ａとなり、そのセル通路長手方向の前後両側が数回のウォッシュコートによって触媒層が厚い厚層部３ｂ，３ｂとなる。
【００３１】
上記ハニカム担体の一端から当該中間部手前までの部位と、他端から当該中間部手前までの部位へのウォッシュコートは、ハニカム担体をその一端から触媒材のスラリーに上記中間部手前まで浸漬して引き上げ、次いでハニカム担体をひっくり返してその他端から触媒材のスラリーに上記中間部手前まで浸漬して引き上げる、という手法によって行なうことができる。
【００３２】
薄層部３ａを２回のウォッシュコートによって形成し、厚層部３ｂを３回以上のウォッシュコートによって形成するようにしてもよい。すなわち、薄層部３ａは厚層部３ｂよりもウォッシュコート回数を少なくすることによって簡単に形成することができる。
【００３３】
順次行なう各ウォッシュコートは同じ触媒材で行なってもよく、或いは異なる触媒材で行なってもよい。
【００３４】
セル壁１の連通孔４の平均孔径は１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。１０μｍ未満になると、触媒層３の凹凸高さが低くなり、排気ガスの乱流化に不利になる。５０μｍを超える孔径になると、必要な担体強度を確保することが難しくなる。セル壁１の気孔率は３０％以上６０％以下とすればよい。また、担体強度の確保の観点から、セル壁１の厚さは２００μｍ以上とすることが好ましい。但し、セル壁１が厚くなると、強度は高くなるものの、必要なセル通路断面積を確保するために担体が大型になってしまうから、セル壁１の厚さは４００μｍ以下が好ましい。
【００３５】
薄層部３ａの長さは、触媒層３の全厚（例えば１００μｍ）以上３０ｍｍ以下とすることが好ましい。また、薄層部３ａはハニカム担体の上流端から担体長さの１／５以上４／５以下の範囲に設けることが好ましい。
【００３６】
また、図１に示す厚層部３ｂでは、セル壁１の連通孔４が触媒層によって全て塞がれているが、全てが塞がれていることは必ずしも要さず、厚層部３ｂにおいても、触媒層３の表面に連通孔４が一部若しくは全部開口するようにしてもよい。
【００３７】
＜実施形態１＞
本実施形態は本発明を三元触媒に適用したケースである。
【００３８】
−実施例１−
触媒層を下層及び上層の二層構造とした三元触媒を調製した。すなわち、担体として、セル壁に連通孔を有するハニカム担体（セル壁厚み；１２mil（約０．３ｍｍ），セル密度；３００cpsi（１平方インチ当たり３００個のセル通路），セル壁連通孔の平均孔径；２５μｍ，気孔率；約５０％，担体長さ；１００ｍｍ，担体容量；５０ｍＬ）を用い、そのセル壁に、下層用触媒材をセル通路全長にわたって連続してウォッシュコートし、次いで、セル通路長手方向の中央位置に長さ１０ｍｍの非コート部（上層を形成せず下層のみ薄層部とする部分）を残して、ハニカム担体一端側と他端側とに上層用触媒材をウォッシュコートした。これにより、上記非コート部が単層構造（下層のみ）の長さ１０ｍｍの薄層部となり、その前後両側が上層及び下層よりなる二層構造の厚層部となった三元触媒を得た（表１参照）。薄層部では、図１に示すように、セル壁の連通孔が全てその孔径を触媒材によって狭められた状態で触媒層表面に開口し、相隣るセル通路同士が連通孔によって連通している。上層及び下層の触媒材の構成は次の通りである。「ｇ／Ｌ」は担体１Ｌ当たりの担持量を表す。
【００３９】
下層；Ｐｄ担持Ｌａ含有アルミナ；４５．４５ｇ／Ｌ
（Ｐｄ；０．４５ｇ／Ｌ）
Ｐｄ担持ＣｅＺｒＬａＹアルミナ複合酸化物；２２．８５ｇ／Ｌ
（Ｐｄ；０．２５ｇ／Ｌ）
ＣｅＯ２；５．５ｇ／Ｌ
ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物；５．７ｇ／Ｌ
バインダー（硝酸ジルコニル）；７．５ｇ／Ｌ
上層；Ｒｈ担持ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物；７０．１ｇ／Ｌ
（Ｒｈ；０．１ｇ／Ｌ）
Ｒｈ担持ＺｒＬａ複合酸化物担持アルミナ；３０．０５ｇ／Ｌ
（Ｒｈ；０．０５ｇ／Ｌ）
Ｌａ含有アルミナ；１３ｇ／Ｌ
バインダー（硝酸ジルコニル）；１３ｇ／Ｌ
【００４０】
下層のＺｒＣｅＮｄ複合酸化物の組成はＺｒＯ２：ＣｅＯ２：Ｎｄ２Ｏ３＝５５：３５：１０（質量比）であり、上層のＺｒＣｅＮｄ複合酸化物の組成はＺｒＯ２：ＣｅＯ２：Ｎｄ２Ｏ３＝８０：１０：１０（質量比）である。ＣｅＺｒＬａＹアルミナ複合酸化物の組成はＡｌ２Ｏ３：ＣｅＯ２：ＺｒＯ２：Ｌａ２Ｏ３：Ｙ２Ｏ３＝８０．１：１０．４：７．４：１．７：０．４（質量比）である。Ｌａ含有アルミナのＬａ２Ｏ３含有量は上層及び下層のいずれも４質量％である。ＺｒＬａ複合酸化物担持アルミナの組成はＺｒＯ２：Ｌａ２Ｏ３：Ａｌ２Ｏ３＝３８：２：６０（質量比）である。
【００４１】
【表１】
2009195771.tif 000003
【００４２】
−実施例２−
上記薄層部の長さを２０ｍｍとする他は実施例１と同じ構成の三元触媒を調製した（表１参照）。
【００４３】
−比較例１−
担体として、セル壁に連通孔が形成されていないハニカム担体を用い、そのセル壁に、上記下層用触媒材及び上層用触媒材をセル通路全長にわたって連続してウォッシュコートした（薄層部なし）。本例のハニカム担体は、セル壁に連通孔が形成されていないことを除いて、担体長さ、セル数、セル壁厚、セル密度等は実施例１のハニカム担体と同じである。また、触媒の他の構成は実施例１と同じである（表１参照）。
【００４４】
−比較例２−
担体として、比較例１と同じくセル壁に連通孔が形成されていないハニカム担体を用い、他は実施例１と同じ方法によって、薄層部の長さが１０ｍｍとなった三元触媒を調製した。触媒の他の構成は実施例１と同じである（表１参照）。
【００４５】
−比較例３−
担体として、実施例１と同じセル壁に連通孔を有するハニカム担体を用い、そのセル壁に、上記下層用触媒材及び上層用触媒材をセル通路全長にわたって連続してウォッシュコートした（薄層部なし）。触媒の他の構成は実施例１と同じである（表１参照）。
【００４６】
−浄化テスト−
上記実施例１，２及び比較例１〜３の各触媒について、熱エージング（大気雰囲気，１０００℃×２４時間）を施した後、固定床流通式反応評価装置に取り付け、模擬排気ガスによってＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘの浄化に関するライトオフ温度Ｔ５０（℃）及び高温浄化率Ｃ４００（％）を測定した。
【００４７】
Ｔ５０（℃）は、模擬排気ガス温度の上昇により、触媒下流で検出されるガスの各成分（ＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘ）濃度が、触媒に流入するガスの各成分（ＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘ）濃度の半分になった時点（すなわち浄化率が５０％になった時点）の触媒入口ガス温度であって、触媒の低温浄化性能を表すものである。Ｃ４００（％）は、触媒入口ガス温度４００℃のときのガスの各成分（ＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘ）の浄化率であって、触媒の高温浄化性能を表すものである。
【００４８】
模擬排気ガスについては、Ａ／Ｆ＝１４．７のメインストリームガスを定常的に流しつつ、所定量の変動用ガスを１Ｈｚでパルス状に添加することにより、該Ａ／Ｆを±０．９の振幅で強制的に振動させた。メインストリームガスの組成は次の通りである。上記変動用ガスとしては、Ａ／Ｆをリーン側へ振らせる場合にはＯ２を用い、リッチ側へ振らせる場合にはＨ２及びＣＯを用いた。模擬排気ガスの触媒への流入量は２５Ｌ／分（空間速度ＳＶ＝６００００ｈ−１）とした。模擬排気ガスの昇温速度は３０℃／分とした。
【００４９】
（メインストリームガス）
ＣＯ２：１３．９％，Ｏ２：０．６％，ＣＯ：０．６％，Ｈ２：０．２％，Ｃ３Ｈ６：０．０５６％，ＮＯ：０．１％，Ｈ２Ｏ：１０％，残りＮ２
【００５０】
Ｔ５０の結果を図２に示す。実施例１，２は、ＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘのいずれにおいてもＴ５０が比較例１〜３よりも低くなっている。これは、実施例１，２では、セル壁の連通孔によって触媒層表面の凹凸が大きくなり、セル通路全長にわたって、排気ガスに乱流が形成され易くなったこと、セル通路途中の薄層部による環状溝によって排気ガスの乱流化が促進されたこと、並びに、薄層部では排気ガスがセル壁の連通孔を通して相隣るセル通路間で流出入し乱流化がさらに促進されたことによるものと考えられる。すなわち、この乱流化により、上層から下層に拡散する排気ガス量が多くなり、下層が排気ガスの浄化に有効に利用されたものと考えられる。
【００５１】
ここに、比較例１と比較例２とでＴ５０に差が出ているのは、薄層部（環状溝）による乱流効果であり、比較例１と比較例３とでＴ５０に差が出ているのは、触媒層表面の凹凸による乱流効果であると考えられる。
【００５２】
Ｃ４００の結果を図３に示す。Ｃ４００に関しても、Ｔ５０と同様に、実施例１，２は比較例１〜３よりも良くなっている（浄化率が高くなっている）。特にＮＯｘ浄化率の上昇度合いが大きい。
【００５３】
＜実施形態２＞
本実施形態は本発明をＨＣトラップ触媒に適用したケースである。
【００５４】
−実施例３−
触媒層を下側のＨＣ吸着層、並びに該ＨＣ吸着層から脱離するＨＣを浄化する浄化層としての中間の第１触媒材層及び上側の第２触媒材層の三層構造としたＨＣトラップ触媒を調製した。すなわち、担体として、セル壁に連通孔を有するハニカム担体（実施形態１の実施例１と同じ。）を用い、そのセル壁に、ＨＣ吸着材をセル通路全長にわたって連続してウォッシュコートした。ＨＣ吸着材としてはβ−ゼオライトを採用し、その担持量（担体１Ｌ当たりの量）は１２０ｇ／Ｌとした。バインダとしては硝酸ジルコニルを採用した。
【００５５】
次いで、セル通路長手方向の中央位置に長さ１０ｍｍの非コート部（第１及び第２の触媒材層を形成せずＨＣ吸着層のみの薄層部とする部分）を残して、ハニカム担体一端側と他端側とに第１触媒材をウォッシュコートして第１触媒材層を形成し、同様に第２触媒材をウォッシュコートして各第１触媒材層の上に第２触媒材層を形成した。これにより、上記非コート部が単層構造（ＨＣ吸着層のみ）の長さ１０ｍｍの薄層部となり、その前後両側がＨＣ吸着層、第１触媒材層及び第２触媒材層よりなる三層構造の厚層部となったＨＣトラップ触媒を得た。薄層部では、図１に示すように、セル壁の連通孔がその孔径を触媒材によって狭められた状態で触媒層表面に開口し、相隣るセル通路同士が連通孔によって連通している。
【００５６】
第１触媒材層は実施例１の上層と同じ構成とし、第２触媒材層は実施例１の下層と同じ構成とした。
【００５７】
−実施例４−
上記薄層部の長さを２０ｍｍとする他は実施例３と同じ構成のＨＣトラップ触媒を調製した。
【００５８】
−比較例４−
担体として、セル壁に連通孔が形成されていないハニカム担体を用い、そのセル壁に、上記ＨＣ吸着材、第１触媒材及び第２触媒材をセル通路全長にわたって連続してウォッシュコートした（薄層部なし）。本例のハニカム担体は、セル壁に連通孔が形成されていないことを除いて、担体長さ、セル数、セル壁厚、セル密度等は実施例１のハニカム担体と同じである。また、触媒の他の構成は実施例３と同じである。
【００５９】
−比較例５−
担体として、比較例４と同じくセル壁に連通孔が形成されていないハニカム担体を用い、他は実施例３と同じ方法によって、薄層部の長さが１０ｍｍとなったＨＣトラップ触媒を調製した。触媒の他の構成は実施例３と同じである。
【００６０】
−比較例６−
担体として、実施例３と同じセル壁に連通孔を有するハニカム担体を用い、そのセル壁に、上記ＨＣ吸着材、第１触媒材及び第２触媒材をセル通路全長にわたって連続してウォッシュコートした（薄層部なし）。触媒の他の構成は実施例３と同じである。
【００６１】
−浄化テスト−
上記実施例３，４及び比較例４〜６の各触媒に対して、図４に示すようにトルエン含有ガス（トルエン濃度２５００ｐｐｍＣ，残Ｎ２）を５０℃の温度で９００秒間流してトルエンを吸着させた（ＨＣ吸着）。そのときの９００秒間で流したトルエン量をＡ、触媒（ＨＣ吸着層）に吸着されたトルエン量をＢとする。トルエン吸着量Ｂは、触媒を素通りしたトルエン量より求めた。次にＡ／Ｆ＝１４．７の模擬排気ガス（ＣＯ２：１３．９％，Ｏ２：０．６％，ＣＯ：０．６％，Ｈ２：０．２％，ＮＯ：１０００ｐｐｍ，Ｈ２Ｏ：１０％，残：Ｎ２（ＨＣ不含））を触媒に流しながら、そのガス温度を３０℃／分の速度で上昇させていき、触媒から流出するトルエン量Ｃを測定した（ＨＣ脱離、浄化）。そうして、［（Ｂ−Ｃ）×１００／Ａ］を各触媒の冷間ＨＣ浄化率として求めた。結果は表２のとおりである。
【００６２】
【表２】
2009195771.tif 000004
【００６３】
実施例３，４は、比較例４〜６よりも冷間ＨＣ浄化率が高くなっている。これは、実施例３，４では、実施形態１の場合と同じく、触媒層表面の大きな凹凸によりセル通路全長にわたって排気ガスに乱流が形成され易くなったこと、薄層部（環状溝）によって排気ガスの乱流化が促進されたこと、並びに、薄層部では相隣るセル通路間で排気ガスの流出入を生じて乱流化がさらに促進されたことによるものと考えられる。すなわち、この乱流化により、上側二層の触媒材層からＨＣ吸着層に拡散する排気ガス量が多くなり、ＨＣ吸着層に吸着されるトルエン量が多くなったものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る排気ガス浄化用触媒の一部を拡大して示す断面図である。
【図２】実施形態１の実施例及び比較例のライトオフ温度を示すグラフ図である。
【図３】実施形態１の実施例及び比較例の排気ガス浄化率を示すグラフ図である。
【図４】ＨＣの吸着・脱離（浄化）テストの態様を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    セル壁
２    セル通路
３    触媒層
３ａ    薄層部
３ｂ    厚層部
４    連通孔
５    凹部
６    環状溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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