JP2962768B2 - モノリシツクないしはハニカム形触媒 - Google Patents
モノリシツクないしはハニカム形触媒Info
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Description
クまたは金属担体、その上に配置された触媒反応促進金
属酸化物および金属酸化物により担持された触媒活性成
分の層からなる、殊に内燃機関の排ガスを浄化するため
のモノリシツクないしはハニカム形触媒に関する。該触
媒は改善された反応開始特性を有する。
触媒が処理すべき高温のガスで負荷された際に作業温度
に達する速度である。かかる触媒を、化学触媒またはた
とえば工場の廃ガスまたはエンジンの排ガスの排ガス浄
化触媒として使用するのは、この性質の改善によつて著
しく簡単にすることができる。
用のかかる増加によるかまたは触媒ユニツトの防熱手段
によつて達成することが試みられた。
ることである。
のセラミックまたは金属担体、その上に配置された触媒
反応促進金属酸化物の層および金属酸化物により担持さ
れた触媒活性成分からなるモノリシックないしはハニカ
ム形触媒であって、触媒反応促進金属酸化物の濃度が担
体の周縁部から中心軸へ次第に増加することを特徴とす
る。
−Al2O3、CaO2、TiO2、SiO2等からなる触媒反応促進金
属酸化物層の本発明による濃度分布によつてなかんず
く、モノリシツクまたはハニカム、むしろ空管をガスが
貫流する際の自然の速度分布(これは中心軸のまわりで
は周縁ゾーンよりも強く現われる)の補償が達成され
る。その結果は、触媒ユニツト内でのガス気流の均一な
分布およびこれによる発熱反応が開始および経過する際
の平均した熱の発生である。
の本発明による分布は、本発明の非常に有効な実施形に
よれば、付加的に触媒活性成分の濃度を担体の中心軸か
ら周縁部へ次第に増加するようにすることによつてさら
に高めることができる。
り、触媒反応促進金属酸化物が担体の中心軸と周縁部と
の間で大体において等しい分布状態にとどまり、触媒活
性成分の濃度だけが担体の中心軸から周縁部へ次第に増
加するように変更することもできる。本発明の主対象に
比して簡単にされたこのモノリシツクないしはハニカム
触媒は、たとえば触媒に通じる流入路がモノリシツクな
いしはハニカムと同じ断面を有する、つまりはじめから
流入面の均一なガス負荷が存在するような場合に使用す
ることができる。
度が、モノリシツクないしはハニカムが存在することに
より、走行時に流入する風による有害物質変換器の冷却
のため、外側にあるモノリシツクないしはハニカム区域
における変換の減少を阻止する。
対し本発明により適用される、段階的または連続的に形
成させる濃度分布は、たとえば端面を数工程で行なわれ
る被覆ないしは負荷の間、中心部または周縁部を覆う、
たとえば円板ないしはリングの形のマスクによりそのつ
どの塗布を防止し、未塗布面を所望の濃度に応じて1回
または数回塗布すべき物質で負荷することにより段階的
に調節することができる。
ズシヤツタの形式により無段式に開閉する羽根装置によ
つて達成することができ、この場合該羽根装置は所望の
局所的負荷に必要な滞留時間に応じ可変速度で開閉す
る。
いしはハニカムの中心軸のまわりをらせん路で回転す
る、同時に幾つかの通路を塗布することのできる噴射ノ
ズルを、所望の局所的負荷に必要な運動速度で操作する
ことによつて達成することもできる。供給管ないしは供
給ノズルは、モノリシツクないしはハニカムの端面の上
方で回転する、連続的に長さ可変のスリツトを有するス
リツトプレートの形の回転スライダとして構成されてい
てもよい。
つて、負荷の局所的に濃度を調節することもでき、この
場合該局所的濃度は一般にモノリシツクないしはハニカ
ムの通路の通過量が増大すると増加する。
第2図の略図と関連せる実施例につき詳述する。
直径11.8cm(4.66in)、長さ18.24cm(6in)、壁厚0.15
cm(1mil)を有するハニカム体を有する4つの自動車排
ガス用触媒(触媒A,B,CおよびDと記載)を製造した。
属酸化物を含有する被覆懸濁液の製造)は、4つの触媒
全部に対して同じであり、180m2/gの比表面積を有する
高純度のγ−酸化アルミニウム粉末の水への分散を包含
する。この酸化アルミニウム分散液に、順次に激しく攪
拌しながら、炭酸セリウムおよび炭酸ジルコニウムを添
加した結果、Al2O3100重量部に対しCeO260重量部および
ZrO23重量部が存在した。
は、触媒A(比較触媒)において、ハニカム体を分散液
中へ徐々に浸漬し、徐々に引上げ、ハニカム体の通路を
空気を吹込んであけ、引き続きこうして被覆したハニカ
ム体に温度120℃で空気を10分間吹付けて乾燥すること
により行なつた。
たAl2O3層で被覆された乾燥ハニカム体に、600℃で2時
間空気を通して、炭酸セリウムおよび炭酸ジルコニウム
を相応する酸化物に変換した。こうして被覆されたハニ
カム体は、ハニカム体体積1あたり被膜120gを含有し
ていた。
の浸漬工程で行なつた。
吹込んであけ、120℃で10分間空気で乾燥した後、ハニ
カム体の両端面に、第1図に示したように、同じ表面積
を有する3つの同心のゾーンを標識付けした。
プを貼付けた。第2の浸漬工程に引き続き空気の吹付け
により通路をあけ、120℃で空気により10分間乾燥した
後、両端面上のゾーン2に接着テープを貼付けた。次い
で、第3浸漬工程、空気の吹付による通路の開放、空気
での乾燥を行なつた。
600℃で空気を貫流させて、炭酸セリウムおよび炭酸ジ
ルコニウムを相応する酸化物に変換した。こうして被覆
したハニカム体は、ゾーン1にハニカム体体積1あた
り被膜を60g、ゾーン2に100g、ゾーン3に200gを含有
していた。
1あたり酸化物被膜120gを含有していた: ここでV1=V2=V3でありかつそれぞれハニカム体体積の
1/3である。
カム体の中心部(ゾーン3)に多量の酸化物被膜が存在
し、ハニカム体の外縁部(ゾーン1)の外縁に少量のウ
オツシユ・コートが存在する。これによつて、貫流面
は、ハニカム体の中心部(ゾーン3)では、比較触媒A
に比して小さく、周辺部(ゾーン1)では大きく、これ
が最終効果において触媒BおよびCにおける排ガスの均
一な流動分布を惹起する。
おけるように設けた。
貴金属の塗布に関するものであつた。
およびRhCl3の水溶液を使用した。4つの触媒上の貴金
属の全量は、重量比Pt対Rh=5:1で触媒体積1あたり
0.714gに相当する。
被膜で被膜されたハニカム体を貴金属水溶液に1回浸漬
し、引き続き250℃で空気4時間乾燥しかつ空気中600℃
で2時間カ焼することによつて行なつた。触媒Aは貴金
属を、ハニカム体の全断面ならびにハニカム体の全長に
わたつて均一に分配して含有していた。
して含有していた。これは、触媒Aに相当する全貴金属
量を3工程で設けることによつて達成された。第1工程
で、両端面上のゾーン2および3に接着テープを貼付け
た。第2工程で、両端面上のゾーン1および3に接着テ
ープを貼付けた。浸漬工程後、250℃で空気で4時間乾
燥し、引き続き600℃で空気中2時間カ焼きした。
分布して含有しているので、その周縁部(ゾーン1)に
はその中心部(ゾーン3)におけるよりも多量の貴金属
が存在していた。これを達成するために、貴金属含浸を
3工程で実施した。
金属塩の水溶液中へ浸漬した。第2工程前に、ハニカム
体の両端面のゾーン3に接着テープを貼付け、第3浸漬
工程前にハニカム体の両端面のゾーン2ならびにゾーン
3に接着テープを貼付けた。
燥し、引き続き600℃で空気中で2時間カ焼した。
に、触媒体積1あたり貴金属0.832gを含有し、ゾーン
2中に0.620gが存在し、ゾーン3、つまりハニカム体断
面の中心部には0.436gが、それぞれ重量比Pt対Rh=5:1
で存在していた。
た。
で8時間水素気流中で還元した。
び貴金属量の分布は第2図に4つの触媒につき示されて
いる(R=中心軸と周縁部(矢印先端)との間の距離で
あり、1,2および3はゾーンを表わす)。
で、新しい状態ならびにエンジンの20時間運転後に試験
し、運転の際の排ガスの温度は触媒の入口で1000℃に達
した。
に、1.8のオツト−エンジンを使用した。すべての試
験は無鉛スーパーベンジンを用いて実施した。
まり炭化水素、一酸化炭素および窒素酸化物の50%が変
換される温度を測定した。これは、一酸化炭素および炭
化水素に対してはλ=1.02、窒素酸化物に対してはλ=
0.9840で行なつた。この試験における空間速度は、触媒
体積1につき毎時排ガス6000Nlであつた。
物の変換は、λ地に依存して触媒前方の排ガス温度400
℃、触媒体積1あたり毎時排ガス60000Nで空間速度
を測定した。
されている。
対する反応開始温度は、ハニカム体全断面にわたる酸化
物被膜の量の目的とする分布によつて約10℃低下させる
ことができることが明らかである。
は表2に示されている。
布および貴金属の目的とする位置定めによつて、反応開
始温度を一酸化炭素および炭化水素に対しては約15℃、
窒素酸化物に対しては約40〜50℃低下させることができ
ることがなお明瞭に認められる。さらに、この結果は、
ハニカム体断面の外縁部に多量の貴金属と少量の酸化物
被覆を有し、中心部に多量の酸化物被覆と少量の貴金属
を有するような触媒が最良であることを示す。
カム体の概略斜視図であり、第2図は4つの触媒A,B,C
およびDに対するハニカム体全断面にわたるウオツシユ
コートおよび貴金属量の分布を示す表である。 R……中心軸と周縁部(矢印先端)との間の距離、1,2
および3……ゾーン
Claims (1)
- 【請求項1】平行な流動路が貫通している不活性のセラ
ミックまたは金属の担体、その上に配置された、触媒反
応を促進する金属酸化物の層および金属酸化物により担
持された触媒活性成分からなるモノリシックないしはハ
ニカム形触媒において、触媒反応促進金属酸化物の濃度
が担体の周縁部から中心軸へ次第に増加し、かつ触媒活
性成分の濃度が担体の中心軸から周縁部へ次第に増加す
ることを特徴とするモノリシックないしはハニカム形触
媒。
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Cited By (2)
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