JP3272019B2 - 排気ガス浄化用触媒 - Google Patents
排気ガス浄化用触媒Info
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関するものである。詳しく述べると本発明は、自動車等
の内燃機関から排出される有害成分である炭化水素(H
C)、一酸化炭素(CO)及び窒素酸化物(NOx)を
同時に除去する排気ガス浄化用触媒において、特に高温
酸化雰囲気のような厳しい条件下で使用されても優れた
耐久性を有し、かつ上記有害成分に対し低温での高い浄
化性能を有する排気ガス浄化用触媒に関するものであ
る。
る排気ガス浄化用触媒において白金族金属は活性アルミ
ナ等の高表面積の耐火性無機酸化物上に高分散に担持さ
れていたため、初期活性は高いものの高温酸化雰囲気の
ような厳しい条件にさらされると白金族金属が粒子成長
したり、アルミナ等の担体物質やセリア等の助触媒成分
と好ましくない相互作用により大きな性能低下が見られ
た。特に白金族金属の担体物質として活性アルミナを使
用する場合は900℃以上の高温において、一部がαア
ルミナへの相転移があり、触媒性能の低下は避けられな
いものであった。上記問題点に対して、特開昭61−2
34931号や特開昭62−149343においては白
金族金属の担体物質である活性アルミナにランタン,ネ
オジウム等の希土類元素やバリウム,ストロンチウム等
のアルカリ土類金属元素を添加してαアルミナへの相転
移を抑制する方法が開示されている。しかしながら上記
添加剤は触媒製造において酸性スラリーを調製する際に
容易に溶出しスラリー性状を悪化させたり、モノリス担
体に被覆せしめてから乾燥時に添加成分出あるランタ
ン,バリウム等が触媒層内にて偏在をおこし所望の効果
が得られなかった。特にバリウムに関しては活性アルミ
ナを安定化する効果はあるものの助触媒成分であるセリ
ウムと好ましくない相互作用を起こすことが本発明者等
によって知見され使用条件下で逆に触媒性能を低下させ
るという問題点があった。
は白金族金属を有効的に利用し、かつエンジン排ガス等
の高温条件下で使用されても触媒性能の低下が少ない新
規な排気ガス浄化用触媒を提供することにある。
力の結果、触媒組成物として、耐火性無機酸化物上にバ
リウムを硫酸で固定化することにより得られる耐火性無
機酸化物を用いることにより、上記課題を解決できるこ
とを見出し、本発明を完成するに到った。以下に、詳し
く述べる。
バリウム塩水溶液を含浸し、次いで硫酸処理により得ら
れるバリウムを固定された耐火性無機酸化物(イ)、白
金族金属及びセリウム化合物を含有する触媒組成物を一
体構造体に被覆されてなる排気ガス浄化用触媒である。
れた耐火性無機酸化物(イ)に対し0.5〜30重量%
の濃度で、該耐火性無機酸化物に担持されてなることが
好ましい。
バリウム塩水溶液を含浸し、次いで硫酸処理により得ら
れるバリウムを固定された耐火性無機酸化物(イ)、白
金族金属、セリウム化合物及び耐火性無機酸化物(ロ)
を含有する触媒組成物を一体構造体に被覆されてなる排
気ガス浄化用触媒である。
れた耐火性無機酸化物(イ)に対し0.5〜30重量%
の濃度で、該耐火性無機酸化物に担持されてなることが
好ましい。
(ロ)の源となる耐火性無機酸化物しては、アルミナ、
シリカ、チタニア、ジルコニア等、またはこれらの複合
酸化物もしくは混合物が使用可能であり、好ましくは、
活性アルミナである。この耐火性無機酸化物(イ)の使
用量は、触媒1リットル当たり、30g〜300g、好
ましくは80g〜200gである。
れ、例えば、硝酸バリウム、酢酸バリウム、塩化バリウ
ム、及び水酸化バリウム等である。使用に際し、該塩を
純水あるいは硝酸等の酸性水溶液に溶解したものが使用
され、使用量としては、耐火性無機酸化物(イ)に対し
0.1〜30モル%、好ましくは0.5〜20モル%で
ある。0.1モル%未満である場合は、バリウムの添加
効果は少なく、30モル%を越えるときは添加に見合う
性能向上は見られない。
(イ)への固定方法としては、上記のバリウム塩水溶液
を耐火性無機酸化物(イ)に含浸して得られたスラリー
状組成物を充分に撹拌しながら濃硫酸もしくは純水にて
希釈した硫酸水をバリウム塩の1〜1.2倍モル量とな
るように少量づつ滴下することによってバリウム塩は耐
火性無機酸化物(イ)上で硫酸バリウムを形成し固定さ
れるものである。
定が不十分となったり、スラリー性状を悪化したり、セ
リウムに悪影響を及ぼすものとなり、1.2モル倍を越
えるときは、過剰の硫酸根が存在し、耐火性無機酸化物
(イ)の溶出や触媒製造時において製造装置の腐食等の
問題が生じることになる。
(イ)に硫酸処理を施すことにより、バリウムは、耐火
性無機酸化物(イ)上で硫酸バリウムを形成し固定され
るため、そのままボールミル等で湿式粉砕し、スラリー
組成物として使用することができる。また触媒製造条件
によっては、バリウムを硫酸処理した後に、必要によ
り、乾燥、または焼成してから使用しても良い。この焼
成温度は、特に制限されることはないが300〜800
℃が好ましい。
に担持する場合上記のように、バリウムを単独に耐火性
無機酸化物(イ)に担持することもできるが、白金族金
属とバリウムとを耐火性無機酸化物(イ)に担持する場
合、以下に述べる手順を用いることができる。即ち、
(1)耐火性無機酸化物に直接担持し、その後白金族金
属を担持する方法、(2)白金族金属を予め耐火性無機
酸化物に担持した後、バリウムを固定する方法、(3)
耐火性無機酸化物に白金族金属の水溶液とバリウム塩の
水溶液との混合溶液を含浸し、次いで硫酸処理する方法
等があるが、好ましくは、(2)の方法である。
族金属としては白金、パラジウムおよびロジウムよりな
る群から少なくとも一種の白金族金属が選択されるが、
好ましくは、触媒組成物に対して0.1〜10重量%の
濃度の白金、パラジウム、若しくは白金とパラジウムの
組合せ、及び/又は0.02〜2.0重量%の濃度のロ
ジウム等が使用される。
耐火性無機酸化物(イ)に対し、0.5〜30重量%、
好ましくは1〜20重量%の高い濃度で耐火性無機酸化
物(イ)に担持することにより、白金族金属と耐火性無
機酸化物(イ)との相互作用が抑制されて触媒の耐久性
および浄化能の向上が可能となるものである。
化物、水酸化物等の焼成時あるいは使用時にセリウムの
酸化物の形態になるものを用いることができる。また、
水溶性の塩を用いる場合、耐火性無機酸化物(イ)、貴
金族が担持された耐火性無機酸化物(イ)又は耐火性無
機酸化物(ロ)に、該塩を含浸、焼成し、耐火性無機酸
化物(イ)又は耐火性無機酸化物(ロ)に担持して用い
ることもできる。
触媒1リットル当たり5〜100g使用することができ
る。また、耐火性無機酸化物(イ)に担持して用いる場
合、セリウムの酸化物換算で0.1〜50重量%の範囲
で含浸担持する方法も考えられる。
ェライト、ムライト等のセラミック製、またはステンレ
ス、Fe−Cr−Al合金等のメタルモノリス製で、そ
の型状はいわゆるハニカム型、コルゲート型等のものが
挙げられる。
さらに耐火性無機酸化物(ロ)を別途添加した触媒であ
る。この場合の耐火性無機酸化物(ロ)の使用量は、触
媒1リットル当たり、45g〜359g、好ましくは9
5g〜295gである。この場合の耐火性無機酸化物
(イ)と(ロ)の合計は、50g〜400g、好ましく
は100g〜300gである。50g未満である場合
は、良好な触媒性能が得られないものであり、400g
を越えるときは、一体構造体に触媒組成物を被覆するこ
とが困難となるものであり、さらには、触媒自体の背圧
が高くなり好ましく、また増加量に見合う触媒性能も見
られないものである。なお、第一の発明に係る触媒に、
この耐火性無機酸化物(ロ)を添加することにより得ら
れる第二の発明に係る触媒は、第一の触媒に比べ耐熱性
の向上という効果がある。
得られる固定されたバリウムは、白金族金属の担持基材
である耐火性無機酸化物等の熱安定性を向上すると共に
白金族金属の助触媒として作用しNOx性能の向上を図
ることができる。(2)またバリウムを触媒組成物中に
添加する従来技術の製法においてはバリウムのセリウム
に対する悪影響は避けられないものであったが本発明に
係る触媒においては、バリウムが水不溶性でありスラリ
ー作成時に溶出がなく、スラリー性状およびセリウムへ
の悪影響の心配がない。(3)この結果、900℃以上
の高温条件にさらされても触媒性能の大きな低下がなく
白金族金属を有効的に利用することができる。
明の趣旨に反しない限り、これら実施例に限定されるこ
とはない。
白金及びロジウム0.4gを含有する硝酸ロジウムの混
合水溶液を比表面積150m2/gの活性アルミナ20
0gに含浸し150℃にて乾燥した後500℃1時間焼
成して白金族金属を活性アルミナに担持した。次に酢酸
バリウム22gを純水200gに溶解した水溶液を白金
族金属担持アルミナに含浸し、充分に撹拌しながら希硫
酸(2N)100ccを滴下ロートにて少量づつ添加し
て得られたスラリー状組成物を乾燥し500℃で1時間
焼成してバリウムが固定された白金族金属担持アルミナ
を得た。このようにして得られた触媒組成物と市販の酸
化セリウム80gを硝酸水と共にボールミルにて15時
間粉砕し得られた水性スラリーにコージェライト製モノ
リス担体(400セル/平方インチ)を浸漬し、余剰ス
ラリーを圧縮空気にて吹き飛ばした後150℃にて2時
間乾燥し完成触媒(1)を得た。
トロジアミノ白金及びロジウム0.4gを含有する硝酸
ロジウムの混合水溶液を活性アルミナ220gに含浸し
150℃にて乾燥した後500℃1時間焼成して白金族
金属担持アルミナを調製した。このようにして得られた
白金族金属担持アルミナと市販の酸化セリウム80gを
ボールミルにて粉砕し水性スラリーを調製し、以下実施
例1と同様にして比較触媒(A)を得た。
てバリウムを固定する工程を施さなかった以外は実施例
1と同様にして比較触媒(B)を得た。
トロジアミノ白金及びロジウム0.4gを含有する硝酸
ロジウムの混合水溶液を活性アルミナ200gに含浸し
150℃にて乾燥した後500℃1時間焼成して白金族
金属担持アルミナを調製した。このようにして得られた
白金族金属担持アルミナと市販の酸化セリウム80gお
よび硫酸バリウム20gをボールミルにて粉砕し水性ス
ラリーを調製し、以下実施例1と同様にして比較触媒
(C)を得た。
トロジアミノ白金及びロジウム0.4gを含有する硝酸
ロジウムの混合水溶液を比表面積150m2/gの活性
アルミナ20gに含浸し150℃にて乾燥した後500
℃1時間焼成して白金族金属を活性アルミナに担持し
た。次に酢酸バリウム6.6gを純水30gに溶解した
水溶液を白金族金属担持アルミナに含浸し、充分に撹拌
しながら濃硫酸1.5gを少量づつ滴下してスラリー状
組成物を得た。このようにして得られたスラリー状組成
物と市販の酸化セリウム80gおよび活性アルミナ20
0gをボールミルにて粉砕し、以下実施例1と同様にし
て完成触媒(2)を得た。
トロジアミノ白金とロジウム0.4gを含有する硝酸ロ
ジウムおよび硝酸バリウム6.7gを含有する混合水溶
液を比表面積90m2/gのジルコニア20gに含浸し
得られたスラリー状組成物を充分に撹拌しながら濃硫酸
1.5gを少量づつ添加し、その後150℃にて乾燥し
500℃1時間焼成してバリウムが固定された白金族金
属担持ジルコニアを得た。このようにして得られた触媒
組成物と市販の酸化セリウム80gおよび活性アルミナ
200gをボールミルにて粉砕し、以下実施例1と同様
にして完成触媒(3)を得た。(実施例4)パラジウム
2.0gを含有する硝酸パラジウムとロジウム0.4g
を含有する硝酸ロジウムの混合水溶液を比表面積150
m2/gの活性アルミナ20gに含浸し150℃にて乾
燥した後500℃1時間焼成して白金族金属を活性アル
ミナに担持した。次に酢酸バリウム10.9gを純水3
0gに溶解した水溶液を白金族金属担持アルミナに含浸
し、充分に撹拌しながら濃硫酸2.5gを少量づつ滴下
して得られたスラリー状組成物を乾燥し500℃で1時
間焼成してバリウムが固定された白金族金属担持アルミ
ナを得た。次に硝酸セリウム水溶液(25重量%)32
0gを活性アルミナ200gに含浸し150℃にて乾燥
した後500℃1時間焼成して酸化セリウム担持アルミ
ナを調製した。このようにして得られた2種の触媒組成
物をボールミルにて粉砕し、以下実施例1と同様にして
完成触媒(4)を得た。
性アルミナをボールミルにて粉砕し水性スラリーを調製
し、モノリス担体にアルミナをコートした。該モノリス
担体を硝酸セリウム水溶液に浸漬し乾燥後に500℃で
1時間焼成してセリウムを担持し、その後硝酸パラジウ
ムおよび硝酸ロジウムの水溶液に浸漬し乾燥後に500
℃1時間焼成して白金族金属を担持した。このようにし
て得られた触媒を酢酸バリウム水溶液に浸漬し乾燥後、
500℃で1時間焼成して比較触媒(D)を得た。
及び比較例より得られた触媒A〜Dについてエンジン耐
久走行後の触媒性能を試験した。耐久エンジンは電子制
御エンジン(8気筒4400cc)を使用し定常運転6
0秒、減速6秒(減速時には燃料がカットされ触媒は高
温酸化雰囲気にさらされる)というモード運転を実施し
定常運転で触媒温度が1000℃となる条件で50時間
触媒をエージングした。触媒の評価は1800cc電子
制御エンジンを用いて行ない触媒入口温度450℃にお
けるCO,HCおよびNOxの浄化率を測定した結果を
表1に示した。
による排気ガス浄化用触媒は高温酸化雰囲気のような厳
しい条件下で使用されても性能の低下が少ない優れた触
媒であることは明らかである。
Claims (5)
- 【請求項1】 耐火性無機酸化物にバリウム塩水溶液を
含浸し、次いで硫酸処理により得られるバリウムを固定
された耐火性無機酸化物(イ)、白金族金属及びセリウ
ム化合物を含有する触媒組成物を一体構造体に被覆され
てなる排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項2】 白金族金属が、バリウムが固定化された
耐火性無機酸化物(イ)に対し0.5〜30重量%の濃
度で、耐火性無機酸化物(イ)に担持されてなる請求項
1記載の触媒。 - 【請求項3】 耐火性無機酸化物にバリウム塩水溶液を
含浸し、次いで硫酸処理により得られるバリウムを固定
された耐火性無機酸化物(イ)、白金族金属、セリウム
化合物及び耐火性無機酸化物(ロ)を含有する触媒組成
物を一体構造体に被覆されてなる排気ガス浄化用触媒。 - 【請求項4】 白金族金属が、バリウムが固定化された
耐火性無機酸化物(イ)に対し0.5〜30重量%の濃
度で、耐火性無機酸化物(イ)に担持されてなる請求項
3記載の触媒。 - 【請求項5】 耐火性無機酸化物(イ)が、耐火性無機
酸化物に白金族金属を担持した後、バリウム塩水溶液を
含浸し、次いで硫酸処理により得られるものである請求
項1又は3記載の触媒。
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1992
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