JP2006055798A - 排気ガス浄化用触媒 - Google Patents

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哲也 山下
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Abstract

【課題】 排気温度が高温になっても触媒金属粒子の吸引固定に必要な磁力を確保すると共に強磁性粒子からの距離による磁力低下を防止して、本来のシンタリング抑制効果を確保した排気ガス浄化用触媒を提供する。
【解決手段】 強磁性粒子の表面に形成した触媒担持層に触媒金属粒子を担持したことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【選択図】 図1

Description

本発明は、排気ガス浄化用触媒に関する。
自動車等の内燃機関から排出される排気ガス中のNOx、HC、COを分解除去して排気ガスを浄化するための触媒は、基材と、該基材上の触媒担持層と、該触媒担持層に担持された触媒金属とから基本的に構成される。触媒作用の主体である触媒金属としては一般にPt、Rh等の貴金属が用いられる。高い触媒活性を確保するために触媒金属は表面積の大きい微細な粒子の状態で担持される。
しかし、排気ガスとの接触により高温に曝された触媒金属の粒子はシンタリング(焼結)により相互に合体して粗大化し、表面積が減少して触媒活性が低下し、所定の浄化性能が得られなくなるという問題があった。
これに対してシンタリングを抑制するために種々の対策が講じられている。
例えば、特許文献1には、強磁性粉末を触媒担持層中に混入させ、または、触媒金属粒子と混在させた触媒装置が提案されている。この装置は、強磁性粉末粒子の個々に触媒金属粒子を磁力で吸引固定することにより拘束して、触媒金属粒子の移動を抑止可能と考えられる。
しかし、強磁性粒子が触媒担持層中に単純に物理混合されているだけなので、担持された触媒金属粒子のうちで強磁性粒子からの距離が遠いものも存在し、到達する磁力が弱くなるため吸引固定作用が不十分になるという問題があった。
特開2003−301715号公報(特許請求の範囲、図1)
本発明は、排気温度が高温になっても触媒金属粒子の吸引固定に必要な磁力を確保すると共に強磁性粒子からの距離による磁力低下を防止して、本来のシンタリング抑制効果を確保した排気ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明によれば、強磁性粒子の表面に形成した触媒担持層に触媒金属粒子を担持したことを特徴とする排気ガス浄化用触媒が提供される。
本発明は、強磁性粒子の表面に形成した触媒担持層に触媒金属粒子を担持したので、全ての触媒金属粒子が強磁性粒子から触媒担持層の厚さ以内の至近距離に位置しているため、強磁性粒子からの距離による磁力低下が起きることがなく、磁力による本来のシンタリング抑制効果を確保できる。
図1に、本発明の排気ガス浄化用触媒の構造を模式的に示す。
図示した排気ガス浄化用触媒100は、強磁性粒子10の表面に形成した触媒担持層12に触媒金属粒子14を担持した構造である。ただし、図示の便宜上、図1は実際の寸法関係とは対応していない。典型的には、強磁性粒子10は粒径数μmのオーダー、触媒金属粒子14は粒径数nmオーダーであり、両者間には1000倍程度の寸法差がある。
触媒担持層12は、例えば強磁性粒子10の分散溶液中で、その表面に触媒担持層構成物質を析出させることにより形成できる。そのようにして形成した触媒担持層12は微細な気孔を多数含む多孔質構造であり、触媒金属粒子14を高分散に担持できる。触媒担持層12の厚さtは数十nm〜数百nm程度である。
強磁性粒子14は、浄化対象とする排ガスの温度に適応するキュリー点のものを選択する。この観点で一般的な選択の目安を表1にまとめて示す。
Figure 2006055798
表1に示した具体的な各磁石は各排ガス温度に適応したキュリー点を持つ磁石の代表例であり、本発明に用いる強磁性粒子14はこれらに限定する必要はなく、表1に示されていない他の磁石でもこれらと同等のキュリー点を持つ磁石であればよい。
〔発明例〕
本発明による排気ガス浄化用触媒を下記の手順で作製した。
(1)触媒担持層の形成
強磁性粒子としてのBaフェライト(BaO・6Fe)粉末10gを1Mアンモニア/塩化アンモニウム水溶液200cc中に分散させた。得られた分散液に、0.06M硝酸アルミニウム水溶液350ccを滴下し、Baフェライト粒子の表面にアルミナを析出させた。得られた沈殿物をろ過・乾燥後、断面を顕微鏡観察したところ、Baフェライト粒子の表面に触媒担持層としての多孔質アルミナ層が形成されていることが確認された。
(2)触媒金属の担持
上記で得られたアルミナ/Baフェライト粉末に、ジニトロジアミンPt溶液を用いてPt担持濃度が1.67wt%となるように含浸担持を行なった。
(3)着磁処理
15kOeの磁界を印加してBaフェライト粒子を着磁させた。
〔比較例1〕
アルミナ粉末2.778gとBaフェライト粉末27.88gを混合し、得られた混合粉末に触媒金属としてPt担持濃度が1.67wt%となるように含浸担持を行なった。発明例と同様の着磁処理を行なった。
〔比較例2〕
アルミナ10gに、ジニトロジアミンPt溶液を用いて、触媒金属としてPt担持濃度が1.67wt%となるように含浸担持を行なった。
<耐久試験>
発明例、比較例1、比較例2で作成した各サンプルについて、大気中で700℃×5hrの加熱処理による耐久試験を行なった。試験後に、COパルス法にてPt粒子の粒径を測定した。測定結果をまとめて図2に示す。
図2の結果から、Pt粒子の粒径は、発明例を1としたとき、Baフェライト粒子を用いない比較例2は2.2倍、Baフェライト粒子を単にアルミナに物理混合した比較例1は1.5倍に粗大化している。
このように、本発明例においては、Baフェライト粒子の表面に形成したアルミナ層にPt粒子を担持させたことにより、BaフェライトとPt粒子との距離がアルミナ層の厚さ以内に限定されたため、Baフェライトの磁力がPt粒子に確実に到達し、Pt粒子のシンタリングが効果的に抑制されていることが分かる。
なお、触媒担持層12に更にNOx吸蔵材も担持させると、常磁性のNOxが触媒担持層12内の磁場により吸蔵材に引き付けられ、同時に、反磁性のSOxが吸蔵材から離反するので、NOx吸蔵性能とSOx放出性能を共に高めることができる。
本発明によれば、排気温度が高温になっても触媒金属粒子の吸引固定に必要な磁力を確保すると共に強磁性粒子からの距離による磁力低下を防止して、本来のシンタリング抑制効果を確保した排気ガス浄化用触媒が提供される。
図1は、本発明による排気ガス浄化用触媒の構造を模式的に示す断面図である。 図2は、本発明例、比較例1、比較例2について、耐久試験後のPt粒子径を比較して示すグラフである。
符号の説明
100 本発明の排気ガス浄化用触媒
10 強磁性粒子
12 触媒担持層
14 触媒金属粒子
t 触媒担持層の厚さ

Claims (1)

  1. 強磁性粒子の表面に形成した触媒担持層に触媒金属粒子を担持したことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016187766A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 日本特殊陶業株式会社 マイクロ波加熱用触媒材料、及び、マイクロ波加熱用触媒体
EP3495635A1 (en) * 2017-12-07 2019-06-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas catalyst for internal combustion engines

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