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公開番号2025133597
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-11
出願番号2024031635
出願日2024-03-01
発明の名称排ガス浄化装置及び排ガス浄化装置の製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社,株式会社キャタラー
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類B01D 53/94 20060101AFI20250904BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】高いOSCを有し、且つ、高温環境に曝された後も高効率に有害成分を除去することができる排ガス浄化装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】排ガス浄化装置は、上流端及び下流端を有する基材と、前記下流端と第一位置との間の第一領域に形成された第一触媒層と、前記上流端と第二位置との間の第二領域に形成された、第二ロジウム粒子を含む第二触媒層と、を備える。前記第一触媒層は、第一ロジウム含有触媒及び第一セリウム含有酸化物を含む。前記第一ロジウム含有触媒に含まれる第一ロジウム粒子の粒径分布の平均は2～10nmである、前記第一ロジウム含有触媒に含まれるロジウムの総重量を基準とする、前記第一金属酸化物担体に固溶しているロジウムの量は17重量%未満である。前記第一触媒層のセリウム含有量(g/L)は、前記第二触媒層のセリウム含有量(g/L)の1倍以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
排ガス浄化装置であって、
排ガスが流入する上流端及び前記排ガスが排出される下流端を有する基材と、
前記下流端と前記下流端から前記上流端に向かって第一距離を隔てた第一位置との間の第一領域に形成された第一触媒層であって、前記第一触媒層が、第一ロジウム含有触媒及び第一セリウム含有酸化物を含み、前記第一ロジウム含有触媒が、第一金属酸化物担体及び前記第一金属酸化物担体に担持された第一ロジウム粒子を含み、前記第一ロジウム粒子の粒径分布の平均が２～１０ｎｍであり、前記第一ロジウム含有触媒に含まれるロジウムの総重量を基準とする、前記第一金属酸化物担体に固溶しているロジウムの量が１７重量％未満である、第一触媒層と、
前記上流端と前記上流端から前記下流端に向かって第二距離を隔てた第二位置との間の第二領域に形成された、第二ロジウム粒子を含む第二触媒層と、
を備え、
前記第一領域における前記基材の体積を基準とする、前記第一触媒層のセリウム含有量が、前記第二領域における前記基材の体積を基準とする、前記第二触媒層のセリウム含有量の１倍以上である、排ガス浄化装置。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記第一ロジウム含有触媒に含まれるロジウムの総重量を基準とする、前記第一金属酸化物担体に固溶しているロジウムの量が３重量％以下である、請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記第一領域における前記基材の体積を基準とする、前記第一触媒層のセリウム含有量が、前記第二領域における前記基材の体積を基準とする、前記第二触媒層のセリウム含有量の１～９倍である、請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記第二触媒層が、第二金属酸化物担体及び前記第二金属酸化物担体に担持された前記第二ロジウム粒子を含む第二ロジウム含有触媒を含む、請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
排ガス浄化装置の製造方法であって、
（ａ）第一金属酸化物担体及び前記第一金属酸化物担体に担持された第一ロジウム粒子を含む第一ロジウム含有触媒を調製することと、
（ｂ）基材の下流端と前記下流端から上流端に向かって第一距離を隔てた第一位置との間の第一領域に、前記第一ロジウム含有触媒及び第一セリウム含有酸化物を含む第一触媒層を形成することと、
（ｃ）前記基材の前記上流端と前記上流端から前記下流端に向かって第二距離を隔てた第二位置との間の第二領域に、第二ロジウム粒子を含む第二触媒層を形成することと、
を含み、
前記第一ロジウム含有触媒を調製することが、
（ｉ）前記第一金属酸化物担体にロジウム化合物溶液を含浸することと、
（ｉｉ）前記ロジウム化合物溶液を含浸した前記第一金属酸化物担体を乾燥させて、第一ロジウム担持金属酸化物を得ることと、
（ｉｉｉ）前記第一ロジウム担持金属酸化物を、一酸化炭素を０．０１～５体積％の濃度で含み、残部が不活性ガスである雰囲気中にて、８５０～１０００℃の範囲内の温度に加熱して、前記第一ロジウム含有触媒を得ることと、
を含み、
前記第一領域における前記基材の体積を基準とする、前記第一触媒層のセリウム含有量が、前記第二領域における前記基材の体積を基準とする、前記第二触媒層のセリウム含有量の１倍以上である、方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、排ガス浄化装置及び排ガス浄化装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両で使用される内燃機関から排出される排ガスには、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害成分が含まれている。これらの有害成分の排出量の規制は年々強化されており、これらの有害成分を除去するために、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の貴金属が触媒として用いられている。
【０００３】
排ガス浄化装置は、酸素欠乏雰囲気と酸素過剰雰囲気の両方において高い効率でＮＯｘを浄化する必要がある。そのため、排ガス浄化装置には、酸素を吸放出して雰囲気変動を緩和する能力、すなわち、酸素貯蔵能（Ｏｘｙｇｅｎｓｔｏｒａｇｅｃａｐａｃｉｔｙ、ＯＳＣ）を有する材料が用いられる。
【０００４】
特許文献１には、内燃機関の排気管に配置され、該内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化用触媒が記載されている。排ガス浄化用触媒は、基材と、該基材の表面に形成された触媒層とを備える。前記触媒層は、少なくとも２層の積層構造を有する。第１層は、前記排ガス浄化用触媒の排ガス流入側端部から排ガス流出側方向に向けて形成される上流側触媒層と、前記排ガス浄化用触媒の排ガス流出側端部から排ガス流入側方向に向けて形成される下流側触媒層と、から成る。前記上流側触媒層及び前記下流側触媒層は、各々触媒金属としてＰｄ及び／又はＲｈと、Ｃｅを含むＯＳＣ材と、を少なくとも含む。第２層は、触媒金属としてＰｔと、ＮＯｘ吸蔵材と、を少なくとも含む。前記第１層において、前記上流側触媒層および、前記上流側触媒層中に含まれるＣｅＯ
２
量をＣ１、前記下流側触媒層中に含まれるＣｅＯ
２
量をＣ２としたときに、Ｃ１＜Ｃ２の関係を満たす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２３－１３４０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の排ガス浄化触媒装置は高温環境下でＮＯｘ浄化性能が低下する傾向がある。そこで、本開示は、高いＯＳＣを有し、且つ、高温環境に曝された後も高効率に有害成分を除去することができる排ガス浄化装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の態様は以下のものを含む。
［態様１］
排ガス浄化装置であって、
排ガスが流入する上流端及び前記排ガスが排出される下流端を有する基材と、
前記下流端と前記下流端から前記上流端に向かって第一距離を隔てた第一位置との間の第一領域に形成された第一触媒層であって、前記第一触媒層が、第一ロジウム含有触媒及び第一セリウム含有酸化物を含み、前記第一ロジウム含有触媒が、第一金属酸化物担体及び前記第一金属酸化物担体に担持された第一ロジウム粒子を含み、前記第一ロジウム粒子の粒径分布の平均が２～１０ｎｍであり、前記第一ロジウム含有触媒に含まれるロジウムの総重量を基準とする、前記第一金属酸化物担体に固溶しているロジウムの量が１７重量％未満である、第一触媒層と、
前記上流端と前記上流端から前記下流端に向かって第二距離を隔てた第二位置との間の第二領域に形成された、第二ロジウム粒子を含む第二触媒層と、
を備え、
前記第一領域における前記基材の体積を基準とする、前記第一触媒層のセリウム含有量が、前記第二領域における前記基材の体積を基準とする、前記第二触媒層のセリウム含有量の１倍以上である、排ガス浄化装置。
［態様２］
前記第一ロジウム含有触媒に含まれるロジウムの総重量を基準とする、前記第一金属酸化物担体に固溶しているロジウムの量が３重量％以下である、態様１に記載の排ガス浄化装置。
［態様３］
前記第一領域における前記基材の体積を基準とする、前記第一触媒層のセリウム含有量が、前記第二領域における前記基材の体積を基準とする、前記第二触媒層のセリウム含有量の１～９倍である、態様１又は２に記載の排ガス浄化装置。
［態様４］
前記第二触媒層が、第二金属酸化物担体及び前記第二金属酸化物担体に担持された前記第二ロジウム粒子を含む第二ロジウム含有触媒を含む、態様１～３のいずれか一つに記載の排ガス浄化装置。
［態様５］
排ガス浄化装置の製造方法であって、
（ａ）第一金属酸化物担体及び前記第一金属酸化物担体に担持された第一ロジウム粒子を含む第一ロジウム含有触媒を調製することと、
（ｂ）基材の下流端と前記下流端から上流端に向かって第一距離を隔てた第一位置との間の第一領域に、前記第一ロジウム含有触媒及び第一セリウム含有酸化物を含む第一触媒層を形成することと、
（ｃ）前記基材の前記上流端と前記上流端から前記下流端に向かって第二距離を隔てた第二位置との間の第二領域に、第二ロジウム粒子を含む第二触媒層を形成することと、
を含み、
前記第一ロジウム含有触媒を調製することが、
（ｉ）前記第一金属酸化物担体にロジウム化合物溶液を含浸することと、
（ｉｉ）前記ロジウム化合物溶液を含浸した前記第一金属酸化物担体を乾燥させて、第一ロジウム担持金属酸化物を得ることと、
（ｉｉｉ）前記第一ロジウム担持金属酸化物を、一酸化炭素を０．０１～５体積％の濃度で含み、残部が不活性ガスである雰囲気中にて、８５０～１０００℃の範囲内の温度に加熱して、前記第一ロジウム含有触媒を得ることと、
を含み、
前記第一領域における前記基材の体積を基準とする、前記第一触媒層のセリウム含有量が、前記第二領域における前記基材の体積を基準とする、前記第二触媒層のセリウム含有量の１倍以上である、方法。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の排ガス浄化装置は、高いＯＳＣを有しつつ、高温環境に曝された後も高効率に有害成分を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、実施形態に係る排ガス浄化装置を、排ガスの流れ方向に平行な面で切断した要部拡大端面図であり、基材の隔壁近傍の構成を模式的に示している。
図２は、基材の一例を模式的に示す斜視図である。
図３は、変形形態に係る排ガス浄化装置を、排ガスの流れ方向に平行な面で切断した要部拡大端面図であり、基材の隔壁近傍の構成を模式的に示している。
図４は、高温でのエージング後の実施例及び比較例の排ガス浄化装置のＣｍａｘを示すグラフである。
図５は、高温でのエージング後の実施例及び比較例の排ガス浄化装置のＮＯｘ－Ｔ５０）を示すグラフである。
図６は、参考例１～６の固溶Ｒｈ割合とＮＯｘ－Ｔ５０の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、適宜図面を参照して実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面において、同一の部材又は同様の機能を有する部材には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する場合がある。説明の都合上、図面中の各部の寸法比率及び形状が誇張され、実際の寸法比率及び形状とは異なる場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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