JP2537239B2 - 耐熱性に優れた内燃機関排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 - Google Patents
耐熱性に優れた内燃機関排気ガス浄化用触媒及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の利用分野] 本発明は自動車等の内燃機関から排出される排気ガス
の浄化用触媒及びその製造方法に関する。
の浄化用触媒及びその製造方法に関する。
詳しくは、例えばマニホールド直下の高温(900〜110
0℃)に長時間さらされた後においても、従来の触媒に
較べ優れた排気ガス浄化性能を示す触媒及びその製造方
法に関するものである。
0℃)に長時間さらされた後においても、従来の触媒に
較べ優れた排気ガス浄化性能を示す触媒及びその製造方
法に関するものである。
[従来の技術] 自動車等の内燃機関から排出される排気ガス中の炭化
水素、一酸化炭素及び窒素酸化物を同時に除去する三元
触媒では、現在主として白金またはロジウム等の白金族
元素、及び低温活性向上のために酸素貯蔵効果を持つ酸
化セリウムが用いられている。
水素、一酸化炭素及び窒素酸化物を同時に除去する三元
触媒では、現在主として白金またはロジウム等の白金族
元素、及び低温活性向上のために酸素貯蔵効果を持つ酸
化セリウムが用いられている。
最近の触媒に要求される性能の一つとして900〜1100
℃の高温における耐熱性がある。これは、触媒の設置場
所がよりエンジンに近いマニホールド直下とされる傾向
があることや高速運転時における排ガス温度の上昇等に
よる。
℃の高温における耐熱性がある。これは、触媒の設置場
所がよりエンジンに近いマニホールド直下とされる傾向
があることや高速運転時における排ガス温度の上昇等に
よる。
しかし、白金族元素や酸化セリウムを含む触媒はこの
様な高温においては劣化され易い。この為、従来から、
触媒の耐熱性を向上させるために、希土類金属及びアル
カリ土類金属の酸化物を添加する方法が知られている。
(例えば、特開昭第50−99988号、特開昭第52−31994
号)。また、酸化セリウムの高温における熱劣化を抑制
させるためにランタン、カルシウム等を添加することに
より触媒の耐熱性を向上できるとしている。(例えば、
特開昭第57−63133号、特開昭第61−46247号)。
様な高温においては劣化され易い。この為、従来から、
触媒の耐熱性を向上させるために、希土類金属及びアル
カリ土類金属の酸化物を添加する方法が知られている。
(例えば、特開昭第50−99988号、特開昭第52−31994
号)。また、酸化セリウムの高温における熱劣化を抑制
させるためにランタン、カルシウム等を添加することに
より触媒の耐熱性を向上できるとしている。(例えば、
特開昭第57−63133号、特開昭第61−46247号)。
しかしながら、最近の自動車エンジンの高速運転によ
る排ガス温度の上昇傾向から、上記公報のいずれかに記
載された触媒においても高温で使用した後の活性は充分
ではなく、高温で使用した後でも活性が従来の触媒ほど
低下しない優れた触媒の開発が望まれている。
る排ガス温度の上昇傾向から、上記公報のいずれかに記
載された触媒においても高温で使用した後の活性は充分
ではなく、高温で使用した後でも活性が従来の触媒ほど
低下しない優れた触媒の開発が望まれている。
[発明の目的] 本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、900〜110
0℃の高温に長時間さらされた後においても、優れた排
ガス浄化性能を示す触媒を提供することを目的とする。
0℃の高温に長時間さらされた後においても、優れた排
ガス浄化性能を示す触媒を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明者らは、前記問題点を解決すべく鋭意研究の結
果、排気ガス浄化用触媒を900〜1100℃の高温にさらし
た後でも優れた触媒活性を維持するために、少なくとも
1種類の白金族元素、活性アルミナ、酸化セリウム、バ
リウム化合物及びジルコニウム化合物を組み合わせるこ
とが極めて有効であることを見いだし本発明を完成させ
た。
果、排気ガス浄化用触媒を900〜1100℃の高温にさらし
た後でも優れた触媒活性を維持するために、少なくとも
1種類の白金族元素、活性アルミナ、酸化セリウム、バ
リウム化合物及びジルコニウム化合物を組み合わせるこ
とが極めて有効であることを見いだし本発明を完成させ
た。
上記目的は、本発明に従い、 一体構造を有する支持体上に、少なくとも1種類の白
金族元素、活性アルミナ、酸化セリウム、バリウム化合
物及びジルコニウム化合物からなる活性層を有すること
を特徴とする排気ガス浄化用触媒及びその製造方法によ
り解決される。
金族元素、活性アルミナ、酸化セリウム、バリウム化合
物及びジルコニウム化合物からなる活性層を有すること
を特徴とする排気ガス浄化用触媒及びその製造方法によ
り解決される。
以下本発明について詳細に説明する。
本発明においては、各種バリウム化合物及びジルコニ
ウム化合物の添加が、白金族元素及び酸化セリウムのシ
ンタリング抑制効果を示し、酸化セリウムの酸素貯蔵効
果を保持し、900〜1100℃の高温での使用後の触媒活性
の維持に好ましい結果を示す。
ウム化合物の添加が、白金族元素及び酸化セリウムのシ
ンタリング抑制効果を示し、酸化セリウムの酸素貯蔵効
果を保持し、900〜1100℃の高温での使用後の触媒活性
の維持に好ましい結果を示す。
[A]先ず最初に本発明の触媒について説明する。
本発明の排気ガス浄化用触媒は、一体構造を有する支
持体上に、触媒成分として白金族元素、活性アルミナ、
酸化セリウム、バリウム化合物及びジルコニウム化合物
を含み、該白金族元素が白金およびロジウムからなり、
該バリウム化合物の重量が完成触媒1リツター当り、酸
化バリウムに換算し3〜15gであり、該ジルコニウム化
合物の重量が完成触媒1リツター当り、酸化ジルコニウ
ムに換算し5〜25gである排気ガス浄化用触媒である。
持体上に、触媒成分として白金族元素、活性アルミナ、
酸化セリウム、バリウム化合物及びジルコニウム化合物
を含み、該白金族元素が白金およびロジウムからなり、
該バリウム化合物の重量が完成触媒1リツター当り、酸
化バリウムに換算し3〜15gであり、該ジルコニウム化
合物の重量が完成触媒1リツター当り、酸化ジルコニウ
ムに換算し5〜25gである排気ガス浄化用触媒である。
該一体構造を有する支持体は耐火性金属酸化物または
耐火性金属から構成されたものであり、その構造は例え
ばハニカム状または三次元網状構造である。該一体構造
を有する支持体は発泡体であることもできる。
耐火性金属から構成されたものであり、その構造は例え
ばハニカム状または三次元網状構造である。該一体構造
を有する支持体は発泡体であることもできる。
耐火性金属酸化物としては、コージエライト、ムライ
ト、α−アルミナ、シリマナイト、珪酸マグネシウム、
ジルコン、ペンタライト、スポジユメン、アルミノ珪酸
塩などが挙げられる。また、耐火性金属としては、耐火
性鉄基合金、耐火性ニツケル基合金、耐火性クロム基合
金などを挙げることができる。
ト、α−アルミナ、シリマナイト、珪酸マグネシウム、
ジルコン、ペンタライト、スポジユメン、アルミノ珪酸
塩などが挙げられる。また、耐火性金属としては、耐火
性鉄基合金、耐火性ニツケル基合金、耐火性クロム基合
金などを挙げることができる。
これら一体構造を有する支持体のうち、コージエライ
トから構成されたハニカム状支持体が最も好ましく用い
られる。
トから構成されたハニカム状支持体が最も好ましく用い
られる。
該白金族元素としては、CO、HC、NOxを同時に浄化さ
せる目的から、白金及びロジウムを含むことが望まし
い。白金の重量は、必要な触媒活性が得られる限り如何
なる量でも良いが、通常触媒1リツター当り0.1〜10g、
好ましくは0.1〜3gである。また、ロジウムの重量は、
必要な触媒活性が得られる限り如何なる量でも良いが、
通常触媒1リツター当り0.02〜2g、好ましくは0.02〜0.
7gである。
せる目的から、白金及びロジウムを含むことが望まし
い。白金の重量は、必要な触媒活性が得られる限り如何
なる量でも良いが、通常触媒1リツター当り0.1〜10g、
好ましくは0.1〜3gである。また、ロジウムの重量は、
必要な触媒活性が得られる限り如何なる量でも良いが、
通常触媒1リツター当り0.02〜2g、好ましくは0.02〜0.
7gである。
該活性アルミナは、たとえばγ−アルミナが好まし
く、その比表面積は10〜300m2/gであることが望まし
く、その重量は通常触媒1リツター当り30〜200g、好ま
しくは40〜120gである。
く、その比表面積は10〜300m2/gであることが望まし
く、その重量は通常触媒1リツター当り30〜200g、好ま
しくは40〜120gである。
該酸化セリウムは酸素貯蔵効果があり、白金族元素の
使用量を減少し、かつ同一浄化性能を保たせるに好まし
く、その重量は通常触媒1リツター当り10〜150g、好ま
しくは10〜50gである。酸化セリウムの比表面積は10〜3
00m2/gであることが望ましい。
使用量を減少し、かつ同一浄化性能を保たせるに好まし
く、その重量は通常触媒1リツター当り10〜150g、好ま
しくは10〜50gである。酸化セリウムの比表面積は10〜3
00m2/gであることが望ましい。
該バリウム化合物としては、水酸化バリウム、酸化バ
リウムおよび炭酸バリウムが好ましく、その重量は、該
触媒1リツター当り、酸化バリウムに換算し、0.1〜20
g、好ましくは3〜15g、更に好ましくは5〜10gであ
る。
リウムおよび炭酸バリウムが好ましく、その重量は、該
触媒1リツター当り、酸化バリウムに換算し、0.1〜20
g、好ましくは3〜15g、更に好ましくは5〜10gであ
る。
該ジルコニウム化合物としては、酸化ジルコニウムが
好ましく、その重量は、該触媒1リツター当り、0.1〜3
0g、好ましくは5〜25g、更に好ましくは7〜20gであ
る。
好ましく、その重量は、該触媒1リツター当り、0.1〜3
0g、好ましくは5〜25g、更に好ましくは7〜20gであ
る。
[B]次に、本発明の排気ガス浄化用触媒の製造方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
白金およびロジウムを含んでなる活性アルミナの調製 活性アルミナ(例えば、γ−アルミナ)をミキサーに
入れる。この活性アルミナの粒径は、1〜100ミクロン
(μ)、好ましくは1〜50μ、更に好ましくは1〜30μ
である。ここで、活性アルミナ中に酸化セリウムの一部
を混合させておいても良い。
入れる。この活性アルミナの粒径は、1〜100ミクロン
(μ)、好ましくは1〜50μ、更に好ましくは1〜30μ
である。ここで、活性アルミナ中に酸化セリウムの一部
を混合させておいても良い。
活性アルミナ中に、白金化合物(例えば、水酸化白金
酸アミン溶液、塩化白金酸)を加える。白金化合物は、
γ−アルミナをミキサーで撹拌しながら、少量づつ添加
することもできるし、一度に添加することもできる。白
金化合物は溶液(例えば、水溶液)、または懸濁液(例
えば水性懸濁液)として添加することができる。添加す
る白金化合物の重量は、活性アルミナ1kg当り、白金に
換算し、1〜100gであつてよく、白金化合物の溶液とし
て100〜500mlであつてよい。
酸アミン溶液、塩化白金酸)を加える。白金化合物は、
γ−アルミナをミキサーで撹拌しながら、少量づつ添加
することもできるし、一度に添加することもできる。白
金化合物は溶液(例えば、水溶液)、または懸濁液(例
えば水性懸濁液)として添加することができる。添加す
る白金化合物の重量は、活性アルミナ1kg当り、白金に
換算し、1〜100gであつてよく、白金化合物の溶液とし
て100〜500mlであつてよい。
ついで、ロジウム化合物(例えば、硝酸ロジウム、塩
化ロジウム)は、上記活性アルミナと白金化合物を含有
する混合物に、少量づつ添加することもできるし、一度
に添加することもできる。ロジウム化合物は溶液または
懸濁液として添加することができる。添加するロジウム
化合物の重量は、活性アルミナ1kg当り、ロジウムに換
算し、0.2〜50gであつてよく、ロジウム化合物の溶液と
して100〜500mlであつてよい。
化ロジウム)は、上記活性アルミナと白金化合物を含有
する混合物に、少量づつ添加することもできるし、一度
に添加することもできる。ロジウム化合物は溶液または
懸濁液として添加することができる。添加するロジウム
化合物の重量は、活性アルミナ1kg当り、ロジウムに換
算し、0.2〜50gであつてよく、ロジウム化合物の溶液と
して100〜500mlであつてよい。
続いて、酢酸の溶液、好ましくは10〜40重量%の酢酸
水溶液を、上記白金族化合物と活性アルミナを含有する
混合物に加える。酢酸溶液は、この混合物をミキサーで
撹拌しながら少量づつ加えることが好ましい。加える酢
酸の量は、活性アルミナ1kg当り、100〜300mlであるこ
とができる。
水溶液を、上記白金族化合物と活性アルミナを含有する
混合物に加える。酢酸溶液は、この混合物をミキサーで
撹拌しながら少量づつ加えることが好ましい。加える酢
酸の量は、活性アルミナ1kg当り、100〜300mlであるこ
とができる。
スラリーの調製 上記の方法で得た白金およびロジウムを含む活性アル
ミナ、酸化セリウム、バリウム化合物、ジルコニウム化
合物、酢酸及び純水をミルに導入して粉砕しスラリーを
生成させる。酸化セリウムの重量は、活性アルミナ1kg
当り、50〜500g、好ましくは150〜400gである。
ミナ、酸化セリウム、バリウム化合物、ジルコニウム化
合物、酢酸及び純水をミルに導入して粉砕しスラリーを
生成させる。酸化セリウムの重量は、活性アルミナ1kg
当り、50〜500g、好ましくは150〜400gである。
該バリウム化合物としては、水酸化バリウム、酢酸バ
リウムおよび酸化バリウムが好ましく、その重量は、活
性アルミナ1kg当り、酸化バリウムに換算し、1.0〜310
g、好ましくは45〜225g、更に好ましくは60〜150gであ
ることができる。
リウムおよび酸化バリウムが好ましく、その重量は、活
性アルミナ1kg当り、酸化バリウムに換算し、1.0〜310
g、好ましくは45〜225g、更に好ましくは60〜150gであ
ることができる。
該ジルコニウム化合物としては、酢酸ジルコニルおよ
び水酸化ジルコニルが好ましく、その重量は、活性アル
ミナ1kg当り、酸化ジルコニウムに換算し、1.0から430
g、好ましくは70〜350g、更に好ましくは100〜290gであ
る。
び水酸化ジルコニルが好ましく、その重量は、活性アル
ミナ1kg当り、酸化ジルコニウムに換算し、1.0から430
g、好ましくは70〜350g、更に好ましくは100〜290gであ
る。
酢酸は、好ましくは60〜90重量%の水溶液として、活
性アルミナ1kg当り、50〜300mlであることができ、純水
の量は、活性アルミナ1kg当り、50〜1000mlであること
ができる。
性アルミナ1kg当り、50〜300mlであることができ、純水
の量は、活性アルミナ1kg当り、50〜1000mlであること
ができる。
ミルによる上記粉砕により、スラリー中の混合物の平
均粒子径は0.1〜10μ、好ましくは1〜5μにすること
ができる。
均粒子径は0.1〜10μ、好ましくは1〜5μにすること
ができる。
生成したスラリーを容器に移し、純水を加えて所定の
比重を有するスラリーとする。この比重は、例えば1.20
〜1.85g/mlとすることができる。
比重を有するスラリーとする。この比重は、例えば1.20
〜1.85g/mlとすることができる。
スラリーの一体構造を有する支持体への付着 上記スラリーを一体構造を有する支持体に付着させ
る。この支持体は上記[A]で説明したものである。
る。この支持体は上記[A]で説明したものである。
スラリーは、一体構造を有する支持体に、例えば1〜
60秒間、好ましくは3〜10秒間付着させた後、セル内の
余分なスラリーを空気流で取り除く。つきに、スラリー
を付着させた支持体を例えば熱風で、好ましくは20〜10
0℃の熱風で、少なくとも50%の水分、好ましくは90%
の水分を除く。この様にして水分を除去した後、200〜9
00℃、好ましくは300〜800℃の温度で、10分〜10時間、
好ましくは15〜60分間、例えば空気中で焼成しても良
い。焼成に当り支持体の温度を徐々に上げる時には、上
記乾燥(水分の除去)を省略しても良い。
60秒間、好ましくは3〜10秒間付着させた後、セル内の
余分なスラリーを空気流で取り除く。つきに、スラリー
を付着させた支持体を例えば熱風で、好ましくは20〜10
0℃の熱風で、少なくとも50%の水分、好ましくは90%
の水分を除く。この様にして水分を除去した後、200〜9
00℃、好ましくは300〜800℃の温度で、10分〜10時間、
好ましくは15〜60分間、例えば空気中で焼成しても良
い。焼成に当り支持体の温度を徐々に上げる時には、上
記乾燥(水分の除去)を省略しても良い。
上記のスラリー付着工程により、一体構造を有する支
持体1リツター当り、白金及びロジウムを含む活性アル
ミナを、例えば30〜200g、酸化セリウムを10〜150g、バ
リウム化合物を酸化バリウムに換算し0.1〜20g、ジルコ
ニウム化合物を酸化ジルコニウムに換算し0.1〜30g付着
させることができる。
持体1リツター当り、白金及びロジウムを含む活性アル
ミナを、例えば30〜200g、酸化セリウムを10〜150g、バ
リウム化合物を酸化バリウムに換算し0.1〜20g、ジルコ
ニウム化合物を酸化ジルコニウムに換算し0.1〜30g付着
させることができる。
[実施例] 以下、本発明を実施例による詳細に説明する。
実施例−1 (a)BET面積が150m2/g及び平均粒子径が30μの活性ア
ルミナ1.2kgをミキサーにいれ、この活性アルミナを撹
拌させながら、白金20.4gを含む水酸化白金酸のアミン
水溶液300mlを少量づつ滴下し、均一に分散させた。続
いて、ロジウム4.1gを含む硝酸ロジウム水溶液150mlを
少量づつ滴下し、均一に分散させた。
ルミナ1.2kgをミキサーにいれ、この活性アルミナを撹
拌させながら、白金20.4gを含む水酸化白金酸のアミン
水溶液300mlを少量づつ滴下し、均一に分散させた。続
いて、ロジウム4.1gを含む硝酸ロジウム水溶液150mlを
少量づつ滴下し、均一に分散させた。
最後に、25重量%の酢酸100mlを少量づつ滴下し、均
一に分散させ、白金及びロジウムを含有する(Pt/Rh=5
/1)アルミナ粉末を調製した。
一に分散させ、白金及びロジウムを含有する(Pt/Rh=5
/1)アルミナ粉末を調製した。
(b)(a)の工程で得られた白金及びロジウムを含む
活性アルミナを乾燥重量にて532g、平均粒子径が15μの
酸化セリウムを304g、水酸化バリウム8水和物を117g
(酸化バリウム換算;57g)、酢酸ジルコニウムを535g
(酸化ジルコニウム換算;107g)、90重量%酢酸を71ml
及び純水100mlをミルに導入し混合粉砕した後に、アル
ミナスラリーを得る。粉砕時間はスラリー中の粒子径の
90%以上が9.0μ以下となるまでとした。
活性アルミナを乾燥重量にて532g、平均粒子径が15μの
酸化セリウムを304g、水酸化バリウム8水和物を117g
(酸化バリウム換算;57g)、酢酸ジルコニウムを535g
(酸化ジルコニウム換算;107g)、90重量%酢酸を71ml
及び純水100mlをミルに導入し混合粉砕した後に、アル
ミナスラリーを得る。粉砕時間はスラリー中の粒子径の
90%以上が9.0μ以下となるまでとした。
(c)(b)の工程で得られたスラリーに純水を加え比
重を1.66g/mlに調製し、希釈スラリーを得た。この希釈
スラリー中に、直径93mmφ、長さ147.5mmLの円筒形のコ
ージエライト製モノリス担体(体積1.0リツター、300セ
ル/in2)を5秒間浸漬し、これを希釈スラリーから引き
上げた後、空気流にて余分なスラリーを取り除いた。更
に、30〜60℃にて乾燥後、500℃にて30分間焼成し、触
媒Aを得た。
重を1.66g/mlに調製し、希釈スラリーを得た。この希釈
スラリー中に、直径93mmφ、長さ147.5mmLの円筒形のコ
ージエライト製モノリス担体(体積1.0リツター、300セ
ル/in2)を5秒間浸漬し、これを希釈スラリーから引き
上げた後、空気流にて余分なスラリーを取り除いた。更
に、30〜60℃にて乾燥後、500℃にて30分間焼成し、触
媒Aを得た。
この(a)(b)(c)の一連の工程において得られ
た触媒Aは、完成触媒1リツター当り、白金及びロジウ
ム1.4g、アルミナ70g、酸化セリウム40g、酸化バリウム
に換算して7.5gのバリウム化合物及び酸化ジルコニウム
14gを含んでいた。
た触媒Aは、完成触媒1リツター当り、白金及びロジウ
ム1.4g、アルミナ70g、酸化セリウム40g、酸化バリウム
に換算して7.5gのバリウム化合物及び酸化ジルコニウム
14gを含んでいた。
比較例−1 実施例−1の(b)の工程において、水酸化バリウム
及び酢酸ジルコニルを添加しなかつたこと以外は同様の
方法にて、触媒Bを得た。
及び酢酸ジルコニルを添加しなかつたこと以外は同様の
方法にて、触媒Bを得た。
比較例−2 実施例−1の(b)の工程において、酢酸ジルコニル
を添加しなかつたこと以外は同様の方法にて、触媒Cを
得た。
を添加しなかつたこと以外は同様の方法にて、触媒Cを
得た。
比較例−3 実施例−1の(b)の工程において、酢酸バリウムを
添加しなかつたこと以外は同様の方法にて、触媒Dを得
た。
添加しなかつたこと以外は同様の方法にて、触媒Dを得
た。
比較例−4 実施例−1の(b)の工程において、酸化セリウムを
添加しなかつたこと以外は同様の方法にて、触媒Eを得
た。
添加しなかつたこと以外は同様の方法にて、触媒Eを得
た。
実施例−2 実施例−1の(b)の工程において、水酸化バリウム
の代わりに、酸化バリウム換算としては同量の酸化バリ
ウムを用いたこと以外は同様の方法にて、触媒Fを得
た。
の代わりに、酸化バリウム換算としては同量の酸化バリ
ウムを用いたこと以外は同様の方法にて、触媒Fを得
た。
実施例−3 実施例−1の(b)の工程において、水酸化バリウム
の添加量を117gの代わりに83gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化バリウムに換
算して5.3gのバリウム化合物を含む触媒Gを得た。
の添加量を117gの代わりに83gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化バリウムに換
算して5.3gのバリウム化合物を含む触媒Gを得た。
実施例−4 実施例−1の(b)の工程において、水酸化バリウム
の添加量を117gの代わりに156gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化バリウムに換
算して10gのバリウム化合物を含む触媒Hを得た。
の添加量を117gの代わりに156gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化バリウムに換
算して10gのバリウム化合物を含む触媒Hを得た。
実施例−5 実施例−1の(b)の工程において、水酸化バリウム
の添加量を117gの代わりに55gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化バリウムに換
算して3.5gのバリウム化合物を含む触媒Iを得た。
の添加量を117gの代わりに55gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化バリウムに換
算して3.5gのバリウム化合物を含む触媒Iを得た。
実施例−6 実施例−1の(b)の工程において、酢酸ジルコニル
の代わりに、酸化ジルコニウム換算としては同量の水酸
化ジルコニルを用いたこと以外は同様の方法にて、触媒
Jを得た。
の代わりに、酸化ジルコニウム換算としては同量の水酸
化ジルコニルを用いたこと以外は同様の方法にて、触媒
Jを得た。
実施例−7 実施例−1の(b)の工程において、酢酸ジルコニル
の添加量を535gの代わりに764gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化ジルコニウム
20gを含む触媒Kを得た。
の添加量を535gの代わりに764gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化ジルコニウム
20gを含む触媒Kを得た。
実施例−8 実施例−1の(b)の工程において、酢酸ジルコニル
の添加量を535gの代わりに268gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化ジルコニウム
7gを含む触媒Lを得た。
の添加量を535gの代わりに268gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化ジルコニウム
7gを含む触媒Lを得た。
実施例−9 実施例−1の(b)の工程において、酸化セリウムの
添加量を304gの代わりに190gとしたこと以外は同様の方
法にて、完成触媒1リツター当り、酸化セリウム25gを
含む触媒Mを得た。
添加量を304gの代わりに190gとしたこと以外は同様の方
法にて、完成触媒1リツター当り、酸化セリウム25gを
含む触媒Mを得た。
実施例−10 実施例−1の(b)の工程において、酸化セリウムの
添加量を304gの代わりに418gとしたこと以外は同様の方
法にて、完成触媒1リツター当り、酸化セリウム55gを
含む触媒Nを得た。
添加量を304gの代わりに418gとしたこと以外は同様の方
法にて、完成触媒1リツター当り、酸化セリウム55gを
含む触媒Nを得た。
比較例−5 実施例−1の(b)の工程において、水酸化バリウム
の添加量を117gの代わりに8gとしたこと以外は同様の方
法にて、完成触媒1リツター当り、酸化バリウムに換算
して0.5gのバリウム化合物を含む触媒Oを得た。
の添加量を117gの代わりに8gとしたこと以外は同様の方
法にて、完成触媒1リツター当り、酸化バリウムに換算
して0.5gのバリウム化合物を含む触媒Oを得た。
比較例−6 実施例−1の(b)の工程において、水酸化バリウム
の添加量を117gの代わりに31gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化バリウムに換
算して2gのバリウム化合物を含む触媒Pを得た。
の添加量を117gの代わりに31gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化バリウムに換
算して2gのバリウム化合物を含む触媒Pを得た。
比較例−7 実施例−1の(b)の工程において、酢酸ジルコニル
の添加量を535gの代わりに38gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化ジルコニウム
1gを含む触媒Qを得た。
の添加量を535gの代わりに38gとしたこと以外は同様の
方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化ジルコニウム
1gを含む触媒Qを得た。
比較例−8 実施例−1の(b)の工程において、酢酸ジルコニウ
ムの添加量を535gの代わりに115gとしたこと以外は同様
の方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化ジルコニウ
ム3gを含む触媒Rを得た。
ムの添加量を535gの代わりに115gとしたこと以外は同様
の方法にて、完成触媒1リツター当り、酸化ジルコニウ
ム3gを含む触媒Rを得た。
比較例−9 特開昭61−11147の実施例2の調製法に基づき以下の
要領にて、完成触媒1リツター当り、活性アルミナ83
g、酸化バリウム0.3g、酸化セリウム35g、酸化ジルコニ
ウム3gを含む触媒Sを得た。
要領にて、完成触媒1リツター当り、活性アルミナ83
g、酸化バリウム0.3g、酸化セリウム35g、酸化ジルコニ
ウム3gを含む触媒Sを得た。
(ロジウム含有スラリーの調製工程) 酸化バリウム0.8重量%で安定化した活性アルミナ100
0gをミキサーに入れ、撹拌させながらロジウム7.1gを含
む硝酸ロジウム水溶液300mlを少量づつ添加し均一に分
散させた。更に、25%酢酸水溶液を50ml滴下し、ロジウ
ムを含有するバリウム安定化アルミナを調製した。この
ロジウム含有アルミナ1007g、90重量%酢酸71ml及び純
水1000mlをミルに導入し混合粉砕した後に、ロジウム含
有スラリーを得た。
0gをミキサーに入れ、撹拌させながらロジウム7.1gを含
む硝酸ロジウム水溶液300mlを少量づつ添加し均一に分
散させた。更に、25%酢酸水溶液を50ml滴下し、ロジウ
ムを含有するバリウム安定化アルミナを調製した。この
ロジウム含有アルミナ1007g、90重量%酢酸71ml及び純
水1000mlをミルに導入し混合粉砕した後に、ロジウム含
有スラリーを得た。
(白金含有スラリーの調製工程) 酸化セリウム20重量%で安定化した活性アルミナ2000
gと酸化セリウム粉末686gとを十分に混合した後ミキサ
ーに入れ、撹拌させながら白金20.2gを含む水酸化白金
酸のアミン600mlを少量づつ添加し均一に分散させた。
更に、25%酢酸水溶液を150ml滴下し、白金を含有する
混合粉末を調製した。この白金を含有する混合粉末2706
g、90重量%酢酸190ml及び純水1000mlをミルに導入し混
合粉砕した後に、白金を含有するスラリーを得た。
gと酸化セリウム粉末686gとを十分に混合した後ミキサ
ーに入れ、撹拌させながら白金20.2gを含む水酸化白金
酸のアミン600mlを少量づつ添加し均一に分散させた。
更に、25%酢酸水溶液を150ml滴下し、白金を含有する
混合粉末を調製した。この白金を含有する混合粉末2706
g、90重量%酢酸190ml及び純水1000mlをミルに導入し混
合粉砕した後に、白金を含有するスラリーを得た。
(コーテイングスラリーの調製工程) 白金を含有するスラリーを乾燥重量にて670g、ロジウ
ム含有スラリー乾燥重量にて142gを大きな容器中にて混
合撹拌し、更に酢酸ジルコニル(酸化ジルコニル換算;1
3g)を加え撹拌することによりコーテイングスラリーを
得た。
ム含有スラリー乾燥重量にて142gを大きな容器中にて混
合撹拌し、更に酢酸ジルコニル(酸化ジルコニル換算;1
3g)を加え撹拌することによりコーテイングスラリーを
得た。
(コーテイング工程) 実施例−1の(c)と同様の方法にて行った。
比較例−10 比較例−9の「ロジウム含有スラリーの調製工程」に
おいて、酸化バリウム0.8重量%で安定化した活性アル
ミナの代わりに実施例−1にて用いた活性アルミナを用
いたこと、及び、「コーテイングスラリーの調製工程」
において酢酸ジルコニルを添加しないこと、の2点以外
は比較例−9と同様の方法にて、完成触媒1リッター当
り、活性アルミナ83g、酸化セリウム35gを含む触媒Tを
得た。
おいて、酸化バリウム0.8重量%で安定化した活性アル
ミナの代わりに実施例−1にて用いた活性アルミナを用
いたこと、及び、「コーテイングスラリーの調製工程」
において酢酸ジルコニルを添加しないこと、の2点以外
は比較例−9と同様の方法にて、完成触媒1リッター当
り、活性アルミナ83g、酸化セリウム35gを含む触媒Tを
得た。
試験例−1 実施例−1〜10および比較例−1〜10で得られた各々
の触媒(サンプル記号AからT)は、以下の方法にて耐
久試験を行った後、その触媒性能を評価した。
の触媒(サンプル記号AからT)は、以下の方法にて耐
久試験を行った後、その触媒性能を評価した。
耐久試験 各触媒をステンレス製のマルチコンバーターに充填
し、以下の条件にて、このマルチコンバーターに実際の
排ガスと同様な排ガスを50時間流すことによって行っ
た。
し、以下の条件にて、このマルチコンバーターに実際の
排ガスと同様な排ガスを50時間流すことによって行っ
た。
空燃比 ;A/F=16.2 触媒床温度 ;950℃ 材料 ;ガソリン(無鉛) 触媒性能評価試験 触媒の性能評価は、各触媒をサンブリング管を取り付
けた上記同様のマルチコンバーターに充填し、各触媒の
入口及び出口ガス成分を堀場製作所MEXA8120で分析する
ことにより行った。この場合、排ガスとしては、実際の
排ガスと同様なガスを使用し、以下の条件にて触媒性能
評価試験を行った。
けた上記同様のマルチコンバーターに充填し、各触媒の
入口及び出口ガス成分を堀場製作所MEXA8120で分析する
ことにより行った。この場合、排ガスとしては、実際の
排ガスと同様なガスを使用し、以下の条件にて触媒性能
評価試験を行った。
空燃比 ;14.55、14.7、14.85(△A/F=±0.5) 空間速度(SV);133,000/Hr 触媒入口温度 ;500℃ 変動周期 ;2.0Hz 尚、各成分(CO、HC、NOx)の浄化率は上記各A/Fにお
ける浄化率の平均値を示した。
ける浄化率の平均値を示した。
この結果を第1表〜第6表に示した。
第1表からわかるように、酸化セリウム、バリウム化
合物及びジルコニウム化合物を同時に含む触媒(サンプ
ル記号;A)は、950℃における高温耐久試験後において
も優れた浄化性能を示した。しかし、これらの添加物の
内、少なくとも一つの以上の添加物がない場合において
は、950℃における高温耐久試験後の浄化性能は、著し
く低下した。
合物及びジルコニウム化合物を同時に含む触媒(サンプ
ル記号;A)は、950℃における高温耐久試験後において
も優れた浄化性能を示した。しかし、これらの添加物の
内、少なくとも一つの以上の添加物がない場合において
は、950℃における高温耐久試験後の浄化性能は、著し
く低下した。
第2表からわかるように、バリウム化合物の種類に依
らず、バリウム化合物が他の添加物(酸化セリウム、ジ
ルコニウム化合物)と共存すると、高温耐久試験後に優
れた浄化性能を示した。
らず、バリウム化合物が他の添加物(酸化セリウム、ジ
ルコニウム化合物)と共存すると、高温耐久試験後に優
れた浄化性能を示した。
第3表からわかるように、バリウム化合物の添加効果
は少量にても認められるが、添加量の最適範囲は、酸化
バリウムに換算し、0.1〜20g/l、好ましくは3.0〜15.0g
/l、更に好ましくは5.0〜10g/lである。
は少量にても認められるが、添加量の最適範囲は、酸化
バリウムに換算し、0.1〜20g/l、好ましくは3.0〜15.0g
/l、更に好ましくは5.0〜10g/lである。
第4表からわかるように、ジルコニウム化合物の種類
に依らず、ジルコニウム化合物が他の添加物(酸化セリ
ウム、バリウム化合物)と共存すると、高温耐久試験後
に優れた浄化性能を示した。
に依らず、ジルコニウム化合物が他の添加物(酸化セリ
ウム、バリウム化合物)と共存すると、高温耐久試験後
に優れた浄化性能を示した。
第5表からわかるように、ジルコニウム化合物の添加
効果は少量にても認められるが、添加量の最適範囲は、
酸化ジルコニウムに換算し、0.1〜30g/l、好ましくは5.
0〜25.0g/l、更に好ましくは7.0〜20g/lである。
効果は少量にても認められるが、添加量の最適範囲は、
酸化ジルコニウムに換算し、0.1〜30g/l、好ましくは5.
0〜25.0g/l、更に好ましくは7.0〜20g/lである。
第6表からわかるように、酸化セリウムの添加量の最
適範囲は、10〜150g/l、好ましくは10〜50g/lである。
適範囲は、10〜150g/l、好ましくは10〜50g/lである。
試験例−2 各触媒の耐久試験後の酸化セリウムの結晶子径をX線
回折装置(理学電機製RAD−II VBを)用いて求め、酸化
セリウムの熱劣化の度合を評価した。熱劣化が進行する
と、酸化セリウムの結晶子径は次第に大きくなり、その
酸素貯蔵効果は小さくなる為、触媒の活性は低下する。
回折装置(理学電機製RAD−II VBを)用いて求め、酸化
セリウムの熱劣化の度合を評価した。熱劣化が進行する
と、酸化セリウムの結晶子径は次第に大きくなり、その
酸素貯蔵効果は小さくなる為、触媒の活性は低下する。
第7表からわかるように、酸化セリウムの熱劣化の度
合は、バリウム化合物及びジルコニウム化合物を同時に
添加した触媒において、著しく抑制された。
合は、バリウム化合物及びジルコニウム化合物を同時に
添加した触媒において、著しく抑制された。
第8表からわかるように、実施例1の触媒は、特開昭
61−11147の実施例2の触媒と較べて、CO、HCおよびNOx
除去能力がすぐれている。
61−11147の実施例2の触媒と較べて、CO、HCおよびNOx
除去能力がすぐれている。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の触媒は、一体構造を有
する支持体上に活性成分として、白金族元素、活性アル
ミナ、酸化セリウム、バリウム化合物及びジルコニウム
化合物を含むことにより、従来の触媒に比べ、触媒中の
酸化セリウムの熱劣化は著しく抑制された。本発明の触
媒により、950℃における高温耐久試験後の活性を常用
温度(500℃)における各規制物質の浄化率にて評価す
ると、一酸化炭素の浄化率を10〜15%、炭化水素の浄化
率を3〜7%、窒素酸化物の浄化率を10〜15%上げるこ
とが可能となつた。
する支持体上に活性成分として、白金族元素、活性アル
ミナ、酸化セリウム、バリウム化合物及びジルコニウム
化合物を含むことにより、従来の触媒に比べ、触媒中の
酸化セリウムの熱劣化は著しく抑制された。本発明の触
媒により、950℃における高温耐久試験後の活性を常用
温度(500℃)における各規制物質の浄化率にて評価す
ると、一酸化炭素の浄化率を10〜15%、炭化水素の浄化
率を3〜7%、窒素酸化物の浄化率を10〜15%上げるこ
とが可能となつた。
[表の説明] 第1表;950℃高温耐久試験後の各触媒において、浄化性
能に対する添加物の効果についての比較。
能に対する添加物の効果についての比較。
第2表;950℃高温耐久試験後の各触媒において、添加し
たバリウム化合物の種類の浄化性能に対する効果につい
ての比較。
たバリウム化合物の種類の浄化性能に対する効果につい
ての比較。
第3表;950℃高温耐久試験後の各触媒において、添加し
たバリウム化合物の添加量の浄化性能に対する効果につ
いての比較。
たバリウム化合物の添加量の浄化性能に対する効果につ
いての比較。
第4表;950℃高温耐久試験後の各触媒において、添加し
たジルコニウム化合物の種類の浄化性能に対する効果に
ついての比較。
たジルコニウム化合物の種類の浄化性能に対する効果に
ついての比較。
第5表;950℃高温耐久試験後の各触媒において、添加し
たジルコニウム化合物の添加量の浄化性能に対する効果
についての比較。
たジルコニウム化合物の添加量の浄化性能に対する効果
についての比較。
第6表;950℃高温耐久試験後の各触媒において、添加し
た酸化セリウムの添加量の浄化性能に対する効果につい
ての比較。
た酸化セリウムの添加量の浄化性能に対する効果につい
ての比較。
第7表;950℃高温耐久試験後の各触媒において、添加物
による酸化セリウムの熱劣化の抑制に対する効果につい
て酸化セリウムの結晶子径を比較。
による酸化セリウムの熱劣化の抑制に対する効果につい
て酸化セリウムの結晶子径を比較。
第8表;950℃の高温耐久試験後の各触媒において、実施
例1の触媒と特開昭61−11147の実施例2の触媒の、C
O、HCおよびNOx除去能力を比較。
例1の触媒と特開昭61−11147の実施例2の触媒の、C
O、HCおよびNOx除去能力を比較。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−168537(JP,A) 特開 昭60−190236(JP,A) 特開 昭61−11147(JP,A)
Claims (20)
- 【請求項1】一体構造を有する支持体上に、触媒成分と
して白金族元素、活性アルミナ、酸化セリウム、バリウ
ム化合物及びジルコニウム化合物を含み、該白金族元素
が白金およびロジウムからなり、該バリウム化合物の重
量が完成触媒1リツター当り、酸化バリウムに換算し3
〜15gであり、該ジルコニウム化合物の重量が完成触媒
1リツター当り、酸化ジルコニウムに換算し5〜25gで
あることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項2】該一体構造を有する支持体がハニカム状ま
たは三次元網状構造である特許請求の範囲第1項に記載
の触媒。 - 【請求項3】該一体構造を有する支持体がコージエライ
トからなる特許請求の範囲第1〜2項のいずれかに記載
の触媒。 - 【請求項4】該一体構造を有する支持体が耐火性金属か
らなる特許請求の範囲第1〜2項のいずれかに記載の触
媒。 - 【請求項5】該白金の重量が、完成触媒1リツター当
り、0.1〜10gである特許請求の範囲第1〜4項のいずれ
かに記載の触媒。 - 【請求項6】該ロジウムの重量が、完成触媒1リツター
当り、0.02〜2gである特許請求の範囲第1〜5項のいず
れかに記載の触媒。 - 【請求項7】該活性アルミナの重量が、完成触媒1リツ
ター当り、30〜200gである特許請求の範囲第1〜6項の
いずれかに記載の触媒。 - 【請求項8】該酸化セリウムの重量が、完成触媒1リツ
ター当り、10〜50gである特許請求の範囲第1〜7項の
いずれかに記載の触媒。 - 【請求項9】該バリウム化合物が水酸化バリウム、酸化
バリウムおよび炭酸バリウム、またはこれらを組み合わ
せたものである特許請求の範囲第1〜8項のいずれかに
記載の触媒。 - 【請求項10】該ジルコニウム化合物が酸化ジルコニウ
ムである特許請求の範囲第1〜9項のいずれかに記載の
触媒。 - 【請求項11】一体構造を有する支持体上に、触媒成分
として白金族元素、活性アルミナ、酸化セリウム、バリ
ウム化合物及びジルコニウム化合物を含み、該白金族元
素が白金およびロジウムからなり、該バリウム化合物の
重量が完成触媒1リツター当り、酸化バリウムに換算し
3〜15gであり、該ジルコニウム化合物の重量が完成触
媒1リツター当り、酸化ジルコニウムに換算し5〜25g
である排気ガス浄化用触媒の製造方法であって、 (a)白金およびロジウムの化合物を用いて、白金およ
びロジウムを担持した活性アルミナを調製する工程、 (b)該白金およびロジウムを担持した活性アルミナ、
酸化セリウム、バリウム化合物及びジルコニウム化合物
を含んでなるスラリーを調製する工程、 (c)一体構造を有する支持体上に該スラリーを付着さ
せて焼成する工程、 を実施することを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造
方法。 - 【請求項12】該一体構造を有する支持体がハニカム状
または三次元網状構造である特許請求の範囲第11項に記
載の方法。 - 【請求項13】該一体構造を有する支持体がコージエラ
イトからなる特許請求の範囲第11〜12項のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項14】該一体構造を有する支持体が耐火性金属
からなる特許請求の範囲第11〜12項のいずれかに記載の
方法。 - 【請求項15】該白金の重量が、完成触媒1リツター当
り、0.1〜10gである特許請求の範囲第11〜14項のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項16】該ロジウムの重量が、完成触媒1リツタ
ー当り、0.02〜2gである特許請求の範囲第11〜15項のい
ずれかに記載の方法。 - 【請求項17】該活性アルミナの重量が、完成触媒1リ
ツター当り、30〜200gである特許請求の範囲第11〜16項
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項18】該酸化セリウムの重量が、完成触媒1リ
ツター当り、10〜50gである特許請求の範囲第11〜17項
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項19】該バリウム化合物が水酸化バリウムであ
る特許請求の範囲第11〜18項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項20】該ジルコニウム化合物が酢酸ジルコニル
である特許請求の範囲第11〜19項のいずれかに記載の方
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