JP2009136833A - 排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法とモノリス触媒 - Google Patents
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Abstract
【課題】本願発明は、触媒コンバータの排気管の形状に合わせて効率よく排気ガス浄化を行い得る排気ガス浄化用モノリス触媒とその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明のモノリス触媒は、排気管の軸心を含みこの排気管断面の投影面を底面とする基材の軸心領域にこの軸心領域を除く周辺領域よりも多量の触媒コート層を有する。このようなコート量分布を有する触媒コート層は、触媒コート層を形成するスラリーを略円錐台形状に保持し、該スラリーの水平面にモノリス触媒基材の一端面を密着させ、該基材の他端面からスラリーを１回で吸引して形成する。
【選択図】図４
【解決手段】本発明のモノリス触媒は、排気管の軸心を含みこの排気管断面の投影面を底面とする基材の軸心領域にこの軸心領域を除く周辺領域よりも多量の触媒コート層を有する。このようなコート量分布を有する触媒コート層は、触媒コート層を形成するスラリーを略円錐台形状に保持し、該スラリーの水平面にモノリス触媒基材の一端面を密着させ、該基材の他端面からスラリーを１回で吸引して形成する。
【選択図】図４
Description
本発明は排気ガス浄化用モノリス触媒に関する。詳しくは該触媒の触媒コート層のコート量が中央領域では多く周辺領域では少なくなるように塗布する排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法とそのようにして得られるモノリス触媒に関する。
自動車排ガス浄化用触媒は、エキゾーストマニホールドとマフラーとの間の排気通路に触媒コンバータに収容されて配置されており、従来用いられているモノリス触媒は、触媒成分の担持量分布がモノリス触媒全域にわたってほぼ一様であった。しかしながら、モノリス触媒は、一般にその断面積よりも小さい断面積の排気管の下流に配置されるので、モノリス触媒内での排気ガスの流速は中央領域で速く周辺領域では遅い。このため、流速の速い中央領域では触媒成分の排気ガス処理量が多く、周辺領域では処理量が少なくなるので、中央領域では触媒成分の機能低下が早く、一方、周辺領域では通過する排気ガス量に比べて触媒成分が過剰になって触媒成分が有効に活用されないという問題があった。
特許文献１には排気ガス浄化用触媒内の温度分布あるいはガス流速分布に応じて、部分的に触媒貴金属の分布濃度を変えた排気ガス浄化装置が提案されている。
この排気ガス浄化装置では、図８に示すように、排気通路１０１に介設された略円筒形のハウジング１０２内に、モノリス担体表面に触媒貴金属を含む触媒コート層が形成された排気ガス浄化用触媒１０３が配置され、この排気ガス浄化用触媒１０３内において、排気入口側端部からやや下流の適当な厚さの部分と、この部分より下流側の軸芯部周りとでは、触媒貴金属の分布濃度が高められ、略Ｔ字形の縦断面を持つ触媒貴金属高濃度部１０４が形成されている。一方、この触媒貴金属高濃度部１０４以外の部分では、これより触媒貴金属の分布濃度が低くなっており、これらの部分には触媒貴金属低濃度部１０５、１０６が形成されている。
ところが、このような構成を有する排気ガス浄化用触媒１０３を製造する手順は極めて煩雑であり、生産性とコストとの観点からは必ずしも満足できるものではなかった。
また、特許文献２には、触媒担持スラリーを注ぎ、過剰な触媒担持スラリーを吸引除去する際に、吸引部にモノリス担体の断面を越えない抵抗体を、吸引部のモノリス担体下面から下方の位置に設けた排気ガス浄化用モノリス触媒の製造装置が開示されている。この製造装置によれば、吸引部に抵抗体を設けることにより、抜け落ちる過剰スラリーの流速を変化させることができるので、排気ガスが最も流れやすい中心部に多くのコート層を形成し、排気ガスの流れが少ない外周部のコート層を少なくすることができるとしている。
しかし、特許文献２に開示の従来技術によれば、余剰の触媒担持スラリーは吸引除去されるので触媒担持スラリーに含有される触媒成分である貴金属の歩留まりが低いという問題がある。
特開昭６１−４６２５２号公報
特開２０００−２０２３０４号公報
本願発明は、上記の諸問題を解決するためになされたものであり、排気管の形状に合わせて効率よく排気ガス浄化を行い得る排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法とモノリス触媒を提供することを課題とする。
本発明の排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法は、排気ガスを排出する排気管の下流に配置され、軸方向に多数の細孔を有し外径が柱状をなす基材の前記細孔内表面に触媒成分を担持する触媒コート層を形成する触媒コート形成工程を有する排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法であって、触媒コート形成工程は、排気管の軸心を含みこの排気管断面の投影面を底面とする基材の軸心領域にこの軸心領域を除く周辺領域よりも多量の触媒コート層を形成することを特徴とする。
このような本発明の排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法において、触媒コート形成工程は、触媒コート層を形成するスラリーを排気管断面の投影面を上底面とし基材端面の投影面を下底面とする略円錐台形状に保持し、このスラリーの下底面に基材の一端面を密着させ、この基材の他端面からスラリーを吸引する工程とすることができる。
また、触媒コート形成工程は、触媒コート層を形成するスラリーと基材の一端面との間にスラリーの流通を規制する抵抗体を配置して該基材の他端面から該スラリーを吸引する工程としてもよい。
かかる触媒コート形成工程において、抵抗体は、排気管断面の投影面に近似する穴部を有する網体であってもよいし、また、排気管断面の投影面に近似する穴部を有し、該穴部の直径に沿って分離可能な板体であってもよい。
本発明の排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法において、スラリーの粘度は２０００〜１００００ｍＰ・ｓであることが望ましく、また、スラリーを吸引する吸引負圧は、１〜３０ａｔｍであることが好ましい。
本発明の排気ガス浄化用モノリス触媒は、上記のいずれかの方法によって製造されたことを特徴とする。
本発明の排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法において、スラリーの粘度は２０００〜１００００ｍＰ・ｓであることが望ましく、また、スラリーを吸引する吸引負圧は、１〜３０ａｔｍであることが好ましい。
本発明の排気ガス浄化用モノリス触媒は、上記のいずれかの方法によって製造されたことを特徴とする。
本発明の排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法によれば、排気管の軸心を含みこの排気管断面の投影面を底面とする基材の軸心領域にこの軸心領域を除く周辺領域よりも多量の触媒コート層を形成することができるので、触媒コンバータの排気管断面に合わせて有効に触媒成分を担持させることができる。また、必要なコート量のスラリーを１回で吸引して所望の触媒コート層を形成することができるので、基材への触媒コート層を形成が簡便である。
また、得られたモノリス触媒によれば、排気ガス流速の速い軸芯領域においては担持される触媒成分の量が多いので排気ガスの浄化性能は良好であり、流速が低下する外周領域においては担持される触媒成分の量が少なくても高い浄化性能が得られる。
従って、本発明のモノリス触媒によれば、従来と同量の触媒成分を担持させた場合には触媒成分である貴金属を有効に無駄なく活用することができるので、従来よりも高いモノリス触媒の浄化性能を得ることができる。また、従来のモノリス触媒よりも少量の触媒成分量で、従来と同様の浄化性能を得ることができる。
以下本発明の実施の形態を図を参照しながら詳細に説明する。
本発明のモノリス触媒１は、図１に示すように触媒コンバータ２内の排気ガスＧを排出する排気管３の下流に配置される。本発明のモノリス触媒１は、排気管３の軸心Ｊを含みこの排気管断面３２の投影面１１を底面とする基材１０の軸心領域１２にこの軸心領域１２を除く周辺領域１４よりも多量の触媒コート層が形成されている。従って、モノリス触媒１は、軸心領域１２に周辺領域１４よりも多量の触媒成分を担持することができる。
ここで、モノリス触媒基材１０は、排気ガスの流れ方向に延びる多数の細孔（１００〜６００個／平方インチ）を有するハニカム構造体であり、その外形は、柱状（円柱、四角柱などモノリス触媒の設置される触媒コンバータ２の内形状に適合した形状）をなしている。また、モノリス触媒基材１０の材質としては一般にコージェライトが用いられるが、ムライト、スピネルなどを用いてもよい。
次に、上記のような構成を有する排ガス浄化用モノリス触媒を得る製造方法の好適な実施形態について説明する。
（第１の実施の形態）
本実施の形態における触媒コート形成工程は、触媒コート層を形成するスラリーを排気管断面の投影面を上底面とし基材端面の投影面を下底面とする略円錐台形状に保持し、このスラリーの下底面に基材の一端面を密着させ、この基材の他端面からスラリーを吸引する工程である。この触媒コート形成工程では、余剰のスラリーを吸引除去する従来の触媒コート層形成工程とは異なり、触媒コート層形成に必要なスラリーの全量を以下の（１）〜（７）の手順に沿って１回で吸引して基材１０内部に図２に示す断面略台形のコート量分布Ａを形成する。
（第１の実施の形態）
本実施の形態における触媒コート形成工程は、触媒コート層を形成するスラリーを排気管断面の投影面を上底面とし基材端面の投影面を下底面とする略円錐台形状に保持し、このスラリーの下底面に基材の一端面を密着させ、この基材の他端面からスラリーを吸引する工程である。この触媒コート形成工程では、余剰のスラリーを吸引除去する従来の触媒コート層形成工程とは異なり、触媒コート層形成に必要なスラリーの全量を以下の（１）〜（７）の手順に沿って１回で吸引して基材１０内部に図２に示す断面略台形のコート量分布Ａを形成する。
（手順１）まず、触媒コート層成分を含有するスラリーを調製する。スラリーには特に限定はなく、一般に用いられるセシウム（Ｃｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ネオジウム（Ｎｄ）、イットリウム（Ｙ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ガドリウム（Ｇｄ）などやそれらの酸化物を用いることができる。また、必要に応じてスラリーにヒドロキシエチルセルロースなどの増粘材料を添加したり、あるいは、スラリーの固形分を増量したりして、粘度の高いスラリーとするとよい。スラリーの粘度は、Ｂ型粘度計（東機産業社製）で測定して、２０００〜１００００ｍＰａ・ｓであることが望ましい。２０００ｍＰａ・ｓ未満では、触媒コート層の厚さが不均一となることがあり、また、１００００ｍＰａ・ｓを越えて高いとスラリーが基材の細孔を閉塞することがあるので適当ではない。より好ましくは、３０００〜５０００ｍＰａ・ｓである。
（手順２）次に、所望の触媒コート層分布形状に近似する内周面形状を有する治具を準備する。例えば、略円錐台形状の容器で、開口部が基材１０の端面１６と同形状であり底面は排気管３の断面３２と同形状のものである。そして、触媒コート層を形成するために必要なスラリーの全量にほぼ等しい内容積を有するものである。
図３に治具４の一例を断面で示す。図３（ａ）の治具４２はその開口部４２ａの形状が基材１０の端面１６に略一致するように形成されており、底部４２ｂは排気管断面３２の投影面と略一致する形状である。また、その内容積は触媒コート層を形成するために必要なスラリーの全量にほぼ等しい。図３（ｂ）の治具４４は、排気管３の断面積と基材１０の断面積の差が大きい場合（例えば、排気管３が細い場合など）に好適な治具である。治具４４は、上面４４ａの外形は、触媒基材の端面に略一致するように形成されているが、外周部にフランジ４４ｄを有しており、このフランジ４４ｄで基材端面１６の排気ガスＧが流通しない外周領域をマスキングするようになっている。その他は治具４２と同様である。なお、スラリーの吸引を容易にするために、治具４の底部や周壁に該底部や周壁を貫通する通気孔を設けても良い。
（手順３）上記（手順１）で調製したスラリーを（手順２）で準備した治具４に充填する。治具４は、触媒コート層を形成するために必要なスラリーの全量に等しい内容積を有しているのでスラリーを治具４の開口面一杯まで充填する。
（手順４）所定のモノリス触媒基材１０の一端面１６を治具４に充填したスラリー５の表面に密着するように配置する。この時、スラリー５の粘度により治具４の配置位置を選択する。例えば、スラリーの粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上である場合には、図４に示すようにスラリー５を充填した治具４を反転して触媒基材１０の上端面１６ａに載置する。一方、スラリー粘度が３０００ｍＰａ・ｓ未満と低い場合には、図５に示すように基材１０の下端面１６ｂを基材１０の下に位置するスラリー５の表面に密着するように配置する。
（手順５）続いて、基材１０の他端面側（例えば、図４では下端面１６ｂ、以下同様）からスラリー５を吸引する。スラリー５は、基材１０の細孔内表面１８に付着しながら吸引されるので、基材１０内における触媒コート層６は、右図に示すように、治具４に充填されたスラリー５を密着している基材１０の一端面１６ａに対して反転した形状に形成される。この結果、触媒コート層６は軸心Ｊを含むモノリス触媒１の縦断面において、排気ガスＧの流入端面１６ａから下流に向かって狭くなる略台形の範囲に形成され、それより下流域には形成されない。
ここで、吸引は、１〜３０ａｔｍで１〜４０秒間行うのが好ましい。吸引負圧が１ａｔｍ未満では、粘度の高いスラリーではその全量を吸引することができない場合があり、また、３０ａｔｍを越えて高いと触媒コート層が反転した形状を大きく逸脱することがあるので好ましくない。より好ましくは、５〜２０ａｔｍである。また、吸引はできるだけ短時間で実施されることが好ましく、４０秒を越えて長時間吸引すると治具の内周形状に近似したコート量分布とすることができない場合が生じるので適当ではない。より好ましくは、１〜５秒間である。
（手順６）次に、上記分布形状のスラリーを有するモノリス触媒基材１０を乾燥、焼成して基材１０の細孔内表面１８に触媒コート層６を形成する。ここで、乾燥や焼成などは、従来と同様に実施すればよい。
（手順７）触媒コート層６を形成した上記のモノリス触媒基材１０を触媒成分を含有する溶液に浸漬して触媒成分を触媒コート層６に含浸させる。続いて触媒コート層６に触媒成分を含浸した１０基材を乾燥、焼成して触媒コート層６に触媒成分を担持させ、所望の排ガス浄化用モノリス触媒１を得る。ここで、触媒コート層６に触媒成分を担持させる方法には特に限定はなく、従来法と同様に行えばよい。
なお、上記の（手順１）で、コート層成分を含有するスラリー中に触媒成分を含有する溶液を混入して、触媒コート層６の形成と、触媒成分の担持とを同時に行ってもよい。
触媒成分としては、従来知られている白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）などの貴金属、あるいはクロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）などの金属を用いることができる。
触媒成分は、触媒コート層６に均一に担持されるので、本実施形態によれば、触媒コート層６のコート量が多い軸心領域１２には触媒コート層６のコート量が少ない周辺領域１４よりも多量の触媒成分を担持させることができ、担持させた全ての触媒成分が効率よく機能する排ガス浄化用モノリス触媒１を得ることができる。
なお、ここで軸芯領域１２とは、一般には図１に示すようにモノリス触媒１の軸芯部を意味するが、これに限定されることなく、図６に示すように触媒コンバータ２がモノリス触媒１に対して偏芯して配置されている場合は、触媒コンバータ２の排気管３の軸心Ｊ、すなわち、排気ガスの流速が最大となる領域を意味する。この場合には、コート量分布が図中Ｋのように偏芯下した触媒コート層６を形成すればよい。
（第２の実施の形態）
本実施形態では、触媒コート層を形成するスラリーと基材の一端面との間に、周辺領域へのスラリーの流入を規制する抵抗体を配置して基材の他端面からスラリーを吸引する。
（第２の実施の形態）
本実施形態では、触媒コート層を形成するスラリーと基材の一端面との間に、周辺領域へのスラリーの流入を規制する抵抗体を配置して基材の他端面からスラリーを吸引する。
本実施形態の触媒コート層形成工程の概略構成を図７に示す。本実施形態では、まず、
（手順１）として、第１の実施形態で調整したと同様のスラリーと、基材端面１６とほぼ同形状の開口４６ａを有する筒状の容器４６と、基材１０の軸心領域１２に対応する部分に穴部７ａを設けた抵抗体７とを準備する。
（手順１）として、第１の実施形態で調整したと同様のスラリーと、基材端面１６とほぼ同形状の開口４６ａを有する筒状の容器４６と、基材１０の軸心領域１２に対応する部分に穴部７ａを設けた抵抗体７とを準備する。
抵抗体としては、適宜の目開きを有する網体７２、又は、穴部７ａの直径に沿って分離できる板体７４などを用いるとよい。
（手順２）次に、抵抗体７を容器４６の開口部４６ａと基材１０の一端面１６ａとの間に配置する。この時、穴部７ａの中心Ｏが排気管３の軸心Ｊに一致するように配置する。なお、図７はスラリーの粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上の場合であり、スラリー粘度が３０００ｍＰａ・ｓ未満の場合には、上記第１実施形態と同様に基材１０の下端面１６ｂ側に抵抗体７とスラリー５を充填した容器４６を順に配置する。
（手順３）容器４６に触媒コート層を形成するために必要なスラリー５の全量を充填する。
（手順４）続いて、上記第１実施形態と同様にして基材１の他端面１６ｂ側からスラリー５を吸引する。抵抗体７が分離可能な板体７４の場合には、吸引開始後所定時間（例えば、０．５〜１秒）経過したら、板体７４を左右に分離除去して、スラリー５の周辺領域への侵入規制を解除する。
その他の手順は第１実施形態と同様にして、図８に示すような軸心領域１２でコート量が多く、周辺領域１４ではコート量が少ないモノリス触媒１Ａを得ることができる。
なお、抵抗体７を網体とした場合には、図９に示すように、穴部７ａの径が異なる複数の網体７２ａ、７２ｂ、７２ｃを積層して設けてもよい。すなわち、周辺部の外周部に向かうほどスラリー５の流通抵抗が高くなるように構成するわけである。このような複層の網体７２を用いることにより図９（ｂ）に断面で示すような触媒コート層６のコート量分布を形成することができ、全ての触媒成分がより一層効率よく機能するモノリス触媒１Ｂを得ることができる。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて詳しく説明する。
（実施例１）
（１）触媒コート層の形成
アルミナゾル３００ｇ（アルミナ含有量５０質量％（以下、％は質量％である。））と硫酸アルミニウム水溶液１２５ｇ（４０％）と水１３５ｍｌとからなる混合水溶液に増粘材料としてアルミナ粉末３６ｇを加え、攪拌して触媒コート層を形成するためのスラリーを調製した。このスラリーの粘度をＢ型粘度計（東機産業社製）で測定したところ、３３００ｍＰａ・ｓであった。
（実施例１）
（１）触媒コート層の形成
アルミナゾル３００ｇ（アルミナ含有量５０質量％（以下、％は質量％である。））と硫酸アルミニウム水溶液１２５ｇ（４０％）と水１３５ｍｌとからなる混合水溶液に増粘材料としてアルミナ粉末３６ｇを加え、攪拌して触媒コート層を形成するためのスラリーを調製した。このスラリーの粘度をＢ型粘度計（東機産業社製）で測定したところ、３３００ｍＰａ・ｓであった。
次に、底面直径（装着される触媒コンバータの排気管直径に同じ、以下同様）５８．５ｍｍ、上面部直径１０３ｍｍ、深さ５０ｍｍの上面が開口している有底の円錐台形状の容器に上記のように調製したスラリーを上部開口面一杯まで充填した。つまり、この容器の内容積１２０ｍｌがモノリス触媒に形成される触媒コート層の全体積に略等しい。
続いて、鉛直に配置した円筒形のモノリス触媒基材（外径１０３ｍｍ、長さ１０５ｍｍ、セル数４００個／平方インチ、材質コージェライト）の上端面に、前記スラリーを充填した容器を反転して載置した。次に、該モノリス触媒基材の下端面側から吸引負圧を２０ａｔｍとして２秒間吸引して該モノリス触媒基材の細孔内表面に前記スラリー全体を１回で付着させた。
その後、触媒コート層を形成した触媒基材を２５０℃で８時間乾燥させ、さらに５００℃で２時間焼成して、基材上端面を対称面として容器の内周面と対称の略円錐台形状のコート量分布を有する触媒コート層を形成した。なお、形成された触媒コート層は全体で２７０ｇ／Ｌ（触媒基材の体積１Ｌ当たりの換算重量、以下同様）であった。
（２）触媒成分の担持
上記触媒コート層を形成した触媒基材１を、ジニトロジアミン白金溶液１４．７ｇ（白金全担持量が１４．７ｇとなる溶液の意味、以下同様）に１２０分間浸漬した後引き上げて乾燥させ、その後同様に硝酸パラジウム溶液（２８．４ｇ）、続いて硝酸ロジウム溶液（１２ｇ）に浸漬し、白金１．３１ｇ／Ｌ、パラジウム１．３１ｇ／Ｌ、及びロジウム０．３５ｇ／Ｌを前記の触媒コート層に担持させた。その後、２５０℃で８時間乾燥し、５００℃で２時間焼成して、実施例１のモノリス触媒を得た。
（実施例２）
底面直径５２．０ｍｍ、上面部直径１０３ｍｍ、深さ５２．５ｍｍの容器に実施例１と同様のスラリーを１２０ｍｌ充填し、実施例１と同様にして全体で２７０ｇ／Ｌの触媒コート層を形成した。その後、実施例１と同様に触媒成分を担持して実施例２のモノリス触媒を得た。
（比較例１）
比較例１は、モノリス触媒基材全体に一様の触媒コート層を有する従来のものである。
（２）触媒成分の担持
上記触媒コート層を形成した触媒基材１を、ジニトロジアミン白金溶液１４．７ｇ（白金全担持量が１４．７ｇとなる溶液の意味、以下同様）に１２０分間浸漬した後引き上げて乾燥させ、その後同様に硝酸パラジウム溶液（２８．４ｇ）、続いて硝酸ロジウム溶液（１２ｇ）に浸漬し、白金１．３１ｇ／Ｌ、パラジウム１．３１ｇ／Ｌ、及びロジウム０．３５ｇ／Ｌを前記の触媒コート層に担持させた。その後、２５０℃で８時間乾燥し、５００℃で２時間焼成して、実施例１のモノリス触媒を得た。
（実施例２）
底面直径５２．０ｍｍ、上面部直径１０３ｍｍ、深さ５２．５ｍｍの容器に実施例１と同様のスラリーを１２０ｍｌ充填し、実施例１と同様にして全体で２７０ｇ／Ｌの触媒コート層を形成した。その後、実施例１と同様に触媒成分を担持して実施例２のモノリス触媒を得た。
（比較例１）
比較例１は、モノリス触媒基材全体に一様の触媒コート層を有する従来のものである。
アルミナゾル３００ｇ（アルミナ含有量５０質量％）と硫酸アルミニウム水溶液１２５ｇ（４０％）と水１３５ｍｌとを混合して触媒コート層を形成するためのスラリーを調製した。このスラリーの粘度は３５００ｍＰａ・ｓであった。
次ぎに、実施例と同様のモノリス触媒基材を上記スラリーに浸漬して触媒基材の細孔内表面にスラリーを付着させた後、取り出してエアブローにより余分なスラリーを除去した。その後、実施例と同様に乾燥、焼成して、モノリス触媒基材全体に一様の触媒コート層を形成した。なお、形成された触媒コート層は全体で２７０ｇ／Ｌであった。
続いて、実施例と同様にして、触媒コート層に触媒成分を担持させ、白金１．５ｇ／Ｌ、パラジウム１．５ｇ／Ｌ、ロジウム０．４ｇ／Ｌが触媒全体にわたって一様に担持されている比較例１のモノリス触媒を得た。
（評価）
上記実施例及び比較例の各モノリス触媒について、耐久試験後における浄化性能を比較した。耐久試験は、空燃比（Ａ／Ｆ）１４．６、触媒床温度７２０℃で３００時間運転して行った。その後、排気ガス温度が５００℃の場合の炭化水素の浄化率を測定し、この値を浄化性能として評価した。また、各々の軸心領域の触媒コート層のコート量：Ｖａ（ｇ／Ｌ）と周辺領域の触媒コート層のコート量：Ｖｂ（ｇ／Ｌ）を測定した。結果を表１に示す。
（評価）
上記実施例及び比較例の各モノリス触媒について、耐久試験後における浄化性能を比較した。耐久試験は、空燃比（Ａ／Ｆ）１４．６、触媒床温度７２０℃で３００時間運転して行った。その後、排気ガス温度が５００℃の場合の炭化水素の浄化率を測定し、この値を浄化性能として評価した。また、各々の軸心領域の触媒コート層のコート量：Ｖａ（ｇ／Ｌ）と周辺領域の触媒コート層のコート量：Ｖｂ（ｇ／Ｌ）を測定した。結果を表１に示す。
表１から分かるように、実施例１では、軸心領域の触媒コート層のコート量：Ｖａが周辺領域の触媒コート層のコート量：Ｖｂの約３倍であり、実施例２では約１．５倍であった。また、炭化水素浄化率は、実施例１では９８％、実施例２では９４％であり、いずれも比較例の浄化率９２％よりも高くなった。このように、触媒コート層全体のコート量は同じであっても、軸心領域のコート量を周辺領域よりも多くすることで、本実施例のモノリス触媒は高い浄化性能を有することが確認された。また、上記比較例と同程度の浄化性能を得るためには、本発明のモノリス触媒によれば、触媒成分の担持量がより少量で足りることが分かる。
以上のように、本発明によれば、従来と同量のトータル触媒コート層を有するモノリス触媒でありながら、優れた排気ガス浄化特性を有するモノリス触媒の製造が可能である。これは、周辺領域のコート量過剰や軸心領域のコート量不足などの不利な触媒コート層を低減することにより、担持された触媒成分を有効に機能させることが可能になったためである。
本発明は、自動車の排気ガスを浄化する排ガス浄化用モノリス触媒に用いて好適である。
１、１Ａ、１Ｂ：排ガス浄化用モノリス触媒 ２：触媒コンバータ ３：排気管 ４：治具（容器） ５：スラリー ６：触媒コート層 ７：抵抗体 １０：基材 １１：配管断面投影面 １２：軸心領域 １４：外周領域 １６：基材端面 １８：細孔内表面 Ｇ：排気ガス Ｊ：軸心
Claims (8)
- 排気ガスを排出する排気管の下流に配置され、軸方向に多数の細孔を有し外径が柱状をなす基材の前記細孔内表面に触媒成分を担持する触媒コート層を形成する触媒コート形成工程を有する排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法であって、
前記触媒コート形成工程は、前記排気管の軸心を含み該排気管断面の投影面を底面とする前記基材の軸心領域に前記基材の該軸心領域を除く周辺領域よりも多量の触媒コート層を形成する工程であることを特徴とする排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法。 - 前記触媒コート形成工程は、前記触媒コート層を形成するスラリーを前記排気管断面の投影面を上底面とし前記基材端面の投影面を下底面とする略円錐台形状に保持し、該スラリーの下底面に前記基材の一端面を密着させ、該基材の他端面から該スラリーを吸引する工程である請求項１に記載の排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法。
- 前記触媒コート形成工程は、前記触媒コート層を形成するスラリーと前記基材の一端面との間に前記周辺領域への該スラリーの流入を規制する抵抗体を配置し、該基材の他端面から該スラリーを吸引する工程である請求項１に記載の排気ガス浄化用モノリス触媒の製造法。
- 前記抵抗体は、前記排気管断面の投影面に近似する穴部を有する網体である請求項３に記載の排気ガス浄化用モノリス触媒の製造法。
- 前記抵抗体は、前記排気管断面の投影面に近似する穴部を有し、該穴部の直径に沿って分離可能な板体である請求項３に記載の排気ガス浄化用モノリス触媒の製造法。
- 前記スラリーの粘度は２０００〜１００００ｍＰ・ｓである請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気ガス浄化用モノリス触媒の製造法。
- 前記スラリーを吸引する吸引負圧は、１〜３０ａｔｍである請求項２〜６のいずれか一項に記載の排気ガス浄化用モノリス触媒の製造法。
- 請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法により製造された排気ガス浄化用モノリス触媒。
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