JPH02237642A - 排気ガス浄化用触媒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する
排気ガス浄化用触媒に関するものである。

〔従来の技術〕

内燃機関特に自動車の排気ガス浄化用触媒は耐熱性、浄
化性能等につき極めて高度な性能が要求されている。こ
の排気ガス浄化用触媒としてモノリス触媒が用いられて
いる。

この触媒成分としては、白金（ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ
）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属の１種又は２種以上
を担持したものが用いられている。

さらに、触媒作用を効果的に発揮させるための助触媒と
して、鉄、ニッケル等の還移元素及びセリウム、ランタ
ン等の希土類元素を担持した触媒も使用されている。

これらの触媒成分を担持した触媒を触媒コンバータに装
着して排気ガスを通過させると、排気ガス中に含有され
る炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（Ｃｏ）及び窒素酸化
物（ＮＯｘ）が酸化または還元反応により効率よく浄化
される。

これら炭化水素、一酸化炭素及び窒素酸化物を浄化、処
理できる触媒は三元触媒とよんでいる。

従来の三元触媒においては、高温時において、熱劣化を
生じ易いため、その熱劣化を防止するために、例えば、
特開昭６１−１１１４７号公報にみられるようにロジウ
ムをアルミナ粒子上に分散させる触媒が提案されている
。さらに、本件出願人の出願した特願昭６２−１１９７
６５号には、ロジウムの大部分を希土類酸化物（酸化ラ
ンタン、酸化ネオジウム）上に分散担持させる触媒も提
案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の特開昭６１−１１１４７号公報に
開示された触媒では、高温時において、ロジウムがアル
ミナ粒子中に固溶し、このため、ロジウムの浄化作用が
減少し、Ｎｏ，ｃの浄化性能が著しく減少する欠点があ
る。

また、特願昭６２−１１９７６５号に開示された触媒で
は、酸化ランタンを活性アルミナ上に担持したことによ
り、ある程度はアルミナ粒子中へのロジウムの固溶を防
止することができる。

しかし、高温時、即ち、エンジン条件が高回転負荷域で
は、高温度の排気ガスにより触媒が加熱されるため、 その触媒の温度分布が 排気ガス入口側〈中央部く排気ガス出口側となり、触媒
の排気ガス出口側が非常に高温度となる。

そのため、単に所定量の酸化ランタンを活性アルミナ上
に担持したとしても、触媒担体基材の温度領域、及び、
酸化ランタンの担持量によっては、熱劣化によるアルミ
ナの粒成長に促進されて貴金属の粒成長が起こり、浄化
性能が悪化するという問題を有していた。

本発明は、上記従来の種々の問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題とするところは、触媒が高温加熱された
としても熱劣化を生じず、浄化性能の優れた排気ガス浄
化用触媒を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を達成するために、本発明の排気ガス浄化用
触媒は、軸方向に延びる多数の細孔を有する触媒担体基
材と、該基材の細孔表面に形成された少な《ともアルミ
ナを含むコート層と、該コート層に担持される触媒成分
とから成る排気ガス浄化用触媒において、前記触媒担体
基材の排気ガス入口側部分に担体基材１ｌに対し０．０
５〜０．３ｍｏｌの酸化ランタンを担持し、排気ガス出
口側部分に担体基材１ｌに対し０．０　１〜０．０　５
ｍｏ　１の酸化ランタンを担持したことを特徴とする。

本発明の排気ガス浄化用触媒において、触媒担体基材の
軸方向長さで酸化ランタンの担持量に濃度差を付けたが
、排気ガス入口側部分において、酸化ランタンが０．０
５ｍｏｆ以下では、酸化ランタンによる助触媒効果が小
さく、Ｑ，　３　ｍ　ｏ　１程度で助触媒効果がほぼ飽
和に達するため、排気ガス入口側部分における酸化ラン
タンの担持量は、担体基材１ｘに対し０．０５〜０．３
ｍＯＡの範囲とし、また、排気ガス出口側部分において
、酸化ランタンが無添加の場合、アルミナの比表面積の
低下が著しく大きい、Ｑ，３５ｍｏＡを超えると、比表
面積の低下が大きくなる傾向があるため、排気ガス出口
側部分における酸化ランタンの担持量は、担体基材１ｌ
に対し０．　０　１　〜Ｑ．　０　５　ｍ　ｏ　ｌ！の
範囲とした。

本発明の排気ガス浄化用触媒において、触媒担体基材は
、コージエライトの多孔質セラミック構造体あるいは波
板と平板状の耐熱鋼からなるメタルシ一トを層状に交互
に配置しロール状に巻いて形成したハニカムのメタル担
体であっても良い。

本発明の排気ガス浄化用触媒において、触媒担体基材の
排気ガス入口側部分は、触媒の軸方向長さ１０〜３０％
の範囲以内で担体基材１ｌに対し０．０５〜０．　３　
ｍ　ｏ　ｌの酸化ランタンを担持しており、担体基材１
１に対し０．　０　５　〜０．　３　ｍ　ｏ　Ｉｔの酸
化ランタンを担持した排気ガス入口側部分の触媒の軸方
向長さが１０％以下では、酸化ランタンによる助触媒効
果が小さく、３０％を超えると、高温での使用頻度が高
く、酸化ランタンとアルミナの反応により、ランタンア
ルミネート（ＬａＡｌ２０，）を生成し、アルミナを不
安定化させ、貴金属の粒成長を促進させるためである。

〔作用〕

以上のように構成された本発明の排気ガス浄化用触媒に
おいて、触媒担体基材の軸方向長さにおける温度分布に
応じ、排気ガス入口側部分から排気ガス出口側部分の領
域間で酸化ランタンに担持量の濃度分布を付けている。

このために、触媒担体基材は、高温加熱されたとしても
、その温度に応じた濃度分布の酸化ランタンにより、ア
ルミナの安定化を図り、アルミナの比表面積の減少に伴
う貴金属の粒成長を抑制し、高温耐久性を向上すること
ができる。

〔実施例〕

以下、図面に基づき、本発明にかかる排気ガス浄化用触
媒の実施例を比較例と併せて説明する。

第１図は、排気ガス浄化用触媒の担体基材の一部断面を
示す図、そして、第２図は、排気ガス浄化用触媒の担体
基材が納められる触媒コンバータの断面図、第３図は、
実施例と比較例のＨＣ浄化率とコンバータ入口排気ガス
温度の関係を示すグラフ、第４図は、実施例と比較例の
ＣＯ浄化率とコンバータ入口排気ガス温度の関係を示す
グラフ、第５図は、実施例と比較例のＮＯｘ浄化率とコ
ンバータ入口排気ガス温度の関係を示すグラフである． 本実施例のモノリス触媒の部分断面図を第１図に示す。

モノリス触媒１は、コージェライト製円筒状担体碁材２
（以下、触媒担体基材という）とその触媒担体基材２表
面に形成された活性アルミナコートＮ３とそのコート層
３中に含まれる酸化ランタンと触媒成分としてのＰｔＳ
Ｒｈ，Ｐｄ等から構成されている。

そして、前記アルミナコ一ト層３は、触媒担体基材の排
気ガス入口側部分４から出口側部分５で酸化ランタンの
担持量が異なり、排気ガス入口側部分４には、出口側部
分５より、酸化ランタンの担持量が多くなっている。

また、モノリス触媒１は、第２図に示すように、触媒コ
ンバータ６にセットされる。触媒コンバータ６は、リテ
ーナ７とシール材８とワイヤーネット９とにより、モノ
リス触媒１を確実に保持するよう構成されている。

（実施例） 本実施例のモノリス触媒は、以下のようにして調整した
。

先ず、長径１４７ｍ、短径９５ｆｌ、長さ１５０鶴、セ
ル孔の数４００セル／　１　ｎ　”のコージェライト製
楕円状モノリス担体基材を一体成形した。

活性アルミナ粉末が４８Ｗｔ％、アルミナゾルが３３Ｗ
ｔ％、硝酸アルミニウム水溶液が７れ％、水が１２れ％
の割合で混合攪拌し、アルミナスラリーを調整した。前
記コージェライト製楕円状モノリス担体基材を前記アル
ミナスラリー中に１分間浸漬後、引き上げて、空気流で
セル内の余分なアルミナスラリーを吹き飛ばし、３００
’ｌｌｌ：で３ｏ分間乾燥する。その後、０．　１　８
　ｍ　ｏ　１　／　１の硝酸ランタン水溶液を、触媒担
体基材全体に吸水させ、３００℃で３０分間乾燥した。

そして、再びｌ　ｍ　ｏ１／ｌの硝酸ランタン水溶液を
触媒担体基材の軸長の２０％（３０ｍ）まで吸水させた
後、７００℃で１時間焼成して触媒担体基材の排気ガス
上流側部分の長さ３０鶴に酸化ランタン担持量を０．　
２ｍ　Ｏ　Ｉｌ／　ｊ！とし、下流側部分の長さ１２０
ｍに酸化ランタン担持量を０．　０　３　ｍ　ｏ　ｌ　
／　１として担持するアルミナコート層を形成した。

そして、ジニトロジアミン白金水溶液（ｐｔ担持量とし
て１．０ｇ／Ｌ）に１時間、触媒担体基材を浸漬後、３
００℃で３０分間乾燥した。次ぎに、塩化ロジウム溶液
（Ｒｈ担持量として０．２ｇ／１）に１時間浸漬後、３
００℃で３０分間乾燥し、アルミナコート層へＰｔｌ．
Ｏｇ／ｌ　Ｒｈ０．２ｇ／１を各々担持させた。

（比較例１） 実施例と同様にして、触媒担体基材をアルミナスラリー
中に浸漬し、引き上げて３００’Ｃで３０分間乾燥後、
０．　１　８　ｍ　ｏ　１　／　ｌの硝酸ランタン水溶
液を触媒担体基材全体に吸水させてから、７ｏＯ℃で１
時間焼成してアルミナコート層全体に酸化ランタン担持
量が０．　０　３　ｍ　ｏ　ｌ　／　Ｉ！を含むアルミ
ナコート層を形成した。

そして、Ｐｔ，Ｒｈは、実施例と同様に担持し、ｐｔ担
持量１．Ｏｇ／ｚ，Ｒｈ担持量０．２ｇ／／の比較触媒
を得た。

（比較例２） アルミナコート層全体の酸化ランタン担持量をＱ，　２
ｍ　ｏ　ｌ　／　ｌ含むアルミナコート層とした以外は
、比較例１と同様に触媒化した。

試験例 前記実施例と比較例１、比較例２の触媒は、以下の方法
で試験を実施した。

試験は、６気筒２　８　０　０　ｃｃエンジンの排気系
触媒コンバータに触媒を設置する方法で実施し、空燃比
（Ａ／Ｆ）１４．６、触媒床温度（触媒中央部）９００
℃の条件下で２００時間の耐久を行った。その後、排気
ガスの触媒コンバータ入口温度を２５０〜４５０℃に変
化させて炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物各々の浄化
率を測定した。

この結果を第３図、第４図、第５図に示す。

第３図、第４図、第５図からわかるように、実施例の触
媒は、９００℃、２００時間の耐久試験後においても、
低温時、高温時の両方共に高活性である。特に、２５０
〜３５０℃の低温時の浄化率が優れていることがわかる
。

これに対して、比較例１、２の触媒は、本実施例の触媒
に比較して炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物の浄化率
がいずれも低い。

〔発明の効果〕

本発明の排気ガス浄化用触媒は、触媒担体基材の軸方向
長さにおける温度分布に応じ、排気ガス入口側部分から
排気ガス出口側部分の領域間で酸化ランタン担持量の濃
度分布を付けたことにより、熱劣化防止を図り、浄化性
能の優れたものとすることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、排気ガス浄化用触媒の担体基材の一部断面を
示す図である。そして、第２図は、排気ガス浄化用触媒
の担体基材が納められる触媒コンバータの断面図である
。第３図は、実施例と比較例のＨＣ浄化率とコンバータ
入口排気ガス温度の関係を示すグラフである。第４図は
、実施例と比較例のＣＯ浄化率とコンバータ入口排気ガ
ス温度の関係を示すグラフである。第５図は、実施例と
比較例のＮＯＸ浄化率とコンバータ入口排気ガス温度の
関係を示すグラフである。 ｌ　　　　モノリス触媒 ２　・・一−−−−一−−・コージェライト製円筒状担
体基材（触媒担体基材） ３　　−−−−−−−−−・活性アルミナコート層４　
−・−−一−−−・排気ガス入口側部分５　　−−−−
−−−−−・排気ガス出口側部分６　　　　触媒コンバ
ータ 第１因

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 軸方向に延びる多数の細孔を有する触媒担体基材と、該
   基材の細孔表面に形成された少なくともアルミナを含む
   コート層と、該コート層に担持される触媒成分とから成
   る排気ガス浄化用触媒において、 前記触媒担体基材の排気ガス入口側部分に担体基材１ｌ
   に対し０．０５〜０．３ｍｏｌの酸化ランタンを担持し
   、排気ガス出口側部分に担体基材１ｌに対し０．０１〜
   ０．０５ｍｏｌの酸化ランタンを担持したことを特徴と
   する排気ガス浄化用触媒。