JPH05115779A - 内燃機関の排気ガス浄化用触媒 - Google Patents

内燃機関の排気ガス浄化用触媒

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JPH05115779A JP3015375A JP1537591A JPH05115779A JP H05115779 A JPH05115779 A JP H05115779A JP 3015375 A JP3015375 A JP 3015375A JP 1537591 A JP1537591 A JP 1537591A JP H05115779 A JPH05115779 A JP H05115779A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特定の貴金属負荷を減らし、改良された冷温
始動状態及び改善された疲れ限度を有する、内燃機関の
排気ガス浄化用触媒。 【構成】 坦体として常用の助触媒を有する活性の酸化
アルミニウム及び貴金属として白金及び/又はパラジウ
ム及びロジウムを常用量で使用して製造され、更に、一
種又は数種の非貴金属を総貴金属量の5倍までの量で含
有し、これは特別な製造方法によりロジウムのすぐそば
に装入されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に酸化及び/又は
還元により内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒に
関する。
【0002】特に、本発明は、坦体として、CeO2
3〜70重量%、La23 0〜20重量%(場合によ
り、その他の希土類金属酸化物との混合物で)及びZr
21〜20重量%及びFe23 0〜10重量%及び
NiO 0〜20重量%を助触媒として含有する遷移系
の酸化アルミニウム及び坦体上に塗布された白金及び/
又はパラジウム及びロジウム0.02〜3重量%から成
る活性相(白金及び/又はパラジウム対ロジウムの重量
比が1:2〜15:1、有利には1:1〜3:1であ
り、白金とパラジウムの重量比が10:1〜1:5であ
ってもよい)を有する内燃機関の排気ガスの浄化用触媒
に関し、その際、場合により格子安定化されていてもよ
い坦体を助触媒化合物の溶液で含浸し、かつ/又はこれ
と各々の助触媒元素の酸化物、水酸化物又は炭酸塩の懸
濁液と混合することによって被覆し、次いで空気中30
0〜900℃で処理し、次いで貴金属の化合物の溶液で
含浸し、乾燥させ、場合により水素を含有する気体中
で、場合により熱水条件で、250〜1050℃の範囲
の温度で活性化し、その際、触媒は場合により不活性坦
体の重量に対して5〜30重量%の量のセラミック又は
金属から成る不活性坦体上に被覆の形で存在してもよ
い。
【0003】
【従来の技術】環境問題意識の高まりによって、内燃機
関、特に自動車からの有害物質である一酸化炭素、炭化
水素及び窒素酸化物に関する排気ガス限界値設定に関す
る規制はますます厳しくなっている。この結果、米国、
日本及びヨーロッパで規定されたテストサイクル内で、
いわゆる冷温始動相が非常に重要となっている。従っ
て、できる限り低い排気ガス温度で有害物質を高度に変
換させることができる触媒が必要である。同時に自動車
開発は、酸素過剰の作動相[低含量(mager)排気
ガス]を必要とする傾向があるので、触媒の疲れ状態
(Dauerstandverhalten)に関して
も厳しい要求がある。更に、費用の理由からも白金群の
金属の入手性からも、触媒当りの貴金属の量を減らすこ
とが要求される。しかしその際、許容不可能な触媒の活
性損失及び硬化性の減少が起こる恐れがある。
【0004】本発明は、根本的には西ドイツ特許第29
07106号明細書に記載されている触媒組成から出発
し、これを発展させ、有利に修正したものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
の要求を公知触媒を冷温始動状態、低含量−疲れ限度及
び特異的な貴金属負荷の減少に関して改善することによ
って満たすことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による触媒では、
物質の構造だけでなく、その製造の種類と方法が重要で
ある。
【0007】本発明は、坦体として、CeO2 3〜7
0重量%、La23 0〜20重量%(場合により、そ
の他の希土類金属酸化物との混合物で)及びZrO2
1〜20重量%及びFe23 0〜10重量%及びNi
O 0〜20重量%を助触媒として含有する遷移系の酸
化アルミニウム及び坦体上に塗布された白金及び/又は
パラジウム及びロジウム0.02〜3重量%から成る活
性相(白金及び/又はパラジウム対ロジウムの重量比が
1:2〜15:1、有利には1:1〜3:1であり、白
金とパラジウムの重量比が10:1〜1:5であっても
よい)を有する内燃機関の排気ガスの浄化用の触媒に関
するが、その際、場合により格子安定化されていてもよ
い坦体を助触媒化合物の溶液で含浸し、かつ/又はこれ
と各々の助触媒元素の酸化物、水酸化物又は炭酸塩の懸
濁液と混合することによって被覆し、次いで空気中で3
00〜900℃で処理し、次いで貴金属の化合物の溶液
で含浸し、乾燥させ、場合により水素を含有する気体中
で、場合により熱水条件で、250〜1050℃の範囲
の温度で活性化し、その際、触媒は場合により不活性坦
体の重量に対して5〜30重量%の量のセラミック又は
金属から成る不活性坦体上に被覆の形で存在してもよ
い。その際、触媒中でCeO2量は活性Al23から成
る成形された坦体を使用する場合に、3〜約20重量
%、有利には4〜10重量%である。蜂巣状触媒では不
活性蜂巣に分散被覆により塗布された触媒を少なくとも
15重量%を含有する。
【0008】この触媒は、リチウム、カリウム、ルビジ
ウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ランタ
ン、セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、サマリウ
ム、鉄、コバルト及びニッケルの系から成る非貴金属少
なくとも1種類を総貴金属の5倍までの量で含有し、助
触媒含有の坦体を白金及び/又はパラジウムの化合物の
溶液(A)で(白金及び/又はパラジウムの総量の少な
くとも30%に相応する量で)含浸し、乾燥させ、活性
化し、次いでロジウムの化合物及び場合により白金及び
/又はパラジウム化合物の残りの量を含有する溶液
(B)で含浸し、再び乾燥させ、活性化する(その際溶
液(B)は非貴金属の化合物1種又は数種を含有する)
ことによって得られるものである。
【0009】新規触媒の本発明による主要な特徴は、ロ
ジウムのすぐ隣の特定の非貴金属を併用することであ
る。
【0010】その他の点では、触媒の基本的組成は主と
して、遷移系の酸化アルミニウムから成る坦体(これは
酸素を蓄積しかつ/又は坦体を安定化する添加物、いわ
ゆる助触媒を具備している)上に塗布された金属ロジウ
ム並びに白金及び/又はパラジウムを有する自体公知の
調剤に相応する。
【0011】その際、それが本発明の目的に一致する場
合には、白金群の元素及び助触媒を特定の、主として公
知範囲の量で使用する。
【0012】ロジウムのすぐ隣の非貴金属、Li、K、
ルビジウム、Mg、Ca、Ba、La、Ce、Pr、N
d、Sm、Fe、Co及び/又はNiの本発明の基本的
な可塑化は、助触媒含有の酸化アルミニウム坦体では先
ず、Pt及び/又はPd化合物で含浸させ、乾燥させ、
活性化した後、場合によりH2を含有する気体中で及び
場合により熱水条件で(即ち、例えば、水蒸気を含有す
る雰囲気で蒸煮)、ロジウム及び前記非貴金属を含有す
る第2の溶液で含浸し、活性化する、特別な製法と関連
している。その際、第1溶液(A)中にPt及び/又は
Pdの総量の少なくとも30%が含まれていることが基
準であるので、前記非貴金属の近くのこれらの元素の多
くの含分はそのままである。
【0013】従って、本発明により使用される前記非貴
金属は、還元作用を伝達するロジウムと増強された交換
作用を起こすことができる。
【0014】ロジウム及びPt及び/又はPdの場所領
域の定量的分離は必要ない。両方の種類の貴金属が主と
して相互にフェルト状か又は合金の状態で存在しないこ
とがより重要であり、このために本発明による装入が配
慮される。
【0015】触媒は、坦体触媒として、例えば球状やそ
の他の成形された形で存在してよい(ばら材料)。しか
し、セラミック又は金属から成る不活性の構造増強作用
を有する坦体上に被覆として存在してもよい。この種の
不活性坦体は菫青石(Cordierit)、ムル石
(Mullit)、酸化α−アルミニウムから成る蜂巣
状物又はフェリ鉄鉱合金から成っていてよい。前記材料
から成る緊密な成形体を使用することができる。
【0016】触媒の有利な態様は、不活性単体核を有す
る蜂巣状触媒又はばら材−皿状触媒では、助触媒を含有
する酸化アルミニウム坦体の総量の30〜100%を溶
液(A)の塗布前に及びこの総量の0〜70%を溶液
(B)の塗布前に被覆として分離し、その際、坦体の部
分析出で助触媒が坦体の部分材料中で異なる濃度を有
し、有利には溶液(B)の塗布前に分離される部分材料
が、前記濃度範囲内で残りの材料より低い濃度で使用さ
れる助触媒を有する。
【0017】助触媒CeO2が、溶液(A)の塗布の前
に存在する坦体材料中に水溶性化合物の形で、かつ前記
助触媒が、溶液(B)の塗布前に存在する坦体材料中
に、酸化物、水酸化物又は炭酸塩の懸濁液と混合(各々
引き続き、分解する)することによって装入されている
触媒も有利であると判明した。
【0018】本発明により下記の利点が得られる: 1. 3種類の全ての有害成分、即ち、一酸化炭素、炭
化水素及び窒素酸化物に関する冷温始動温度の低下; 2. 3種類の全ての有害成分、即ち、一酸化炭素、炭
化水素及び窒素酸化物に関する変換度の上昇; 3. 疲れ限度の改善。
【0019】本発明による触媒の効力増加により、更
に、触媒用量1l当りの貴金属含量、特に白金含量を、
活性を実質的に損なうことなしに減少させることができ
る。
【0020】次に本発明を実施例につき詳説する。
【0021】
【実施例】比較例1 セル62個/cm2を有する菫青石から成る蜂巣状体
を、坦体容量1l当り180gの酸化物混合物で被覆し
た。このために、固体含量48重量%及び活性化後に存
在する酸化物混合物の下記組成を有する水性懸濁液を使
用した: γ−酸化アルミニウム 70.3重量部 酸化セリウム(硝酸アンモニウムセリウム(IV)として) 15.0重量部 酸化ジルコン、酢酸ジルコニルとして 4.2重量部 酸化ニッケル 8.0重量部 酸化鉄 2.5重量部 蜂巣状体を酸化層で被覆した後、120℃で乾燥させ、
2時間400℃で活性化させる。引き続き、こうして被
覆された蜂巣状体をPt:Pd:Rhが6:4:1の重
量比であるヘキサクロル白金酸、塩化パラジウム(I
I)及び塩化ロジウム(III)の水溶液中に浸漬し、
乾燥させる。空気中で350℃で2時間温度処理した
後、最後に坦体材料上に析出した貴金属塩の還元を水素
流中で温度450℃で4時間行った。総貴金属含量はこ
の処理後、坦体材料1l当り1.77gであった。
【0022】例 1 セラミック蜂巣状体(セル62個/cm2)を比較例1
と同じ酸化物層で同じ方法で被覆し、乾燥させ、活性化
した。引き続き、こうして被覆した補強剤を先ず、ヘキ
サクロル白金酸及び塩化パラジウム(II)を含有する
水溶液A中に浸漬し、乾燥させ、2時間350℃で空気
中で活性化した。こうして塗布された白金の量は、完成
した触媒中の各々の貴金属の総量に対して100重量
%、パラジウムは35重量%であった。パラジウムの残
量及びロジウムを第2含浸工程により、貴金属塩 塩化
パラジウム及び塩化ロジウムの他に非貴金属 リチウム
を塩化リチウムの形で含有する溶液Bを、坦体上に固着
させ、乾燥させ、活性化した。最後に450℃で4時間
水素流中で還元した。完成した触媒の総貴金属含量は、
坦体容量1l当り1.77gであった。貴金属Pt:P
d及びRhの重量比は6:4:1であった。リチウムの
添加分は貴金属の総量の2.5倍であった。
【0023】例 2 この触媒の製造は、例1と同様であった。しかし、貴金
属含浸溶液Bにより付加的に塗布された非貴金属は、こ
の場合には酢酸サマリウム(III)としてのサマリウ
ムであった。サマリウム添加量は貴金属総量の0.5倍
であった。
【0024】例 3 この触媒の製造は、例1と同様であった。しかし、貴金
属含浸溶液Bにより付加的に塗布された非貴金属は、こ
の場合には硝酸コバルトとしてのコバルトであった。こ
のコバルトの添加含分は、貴金属総量の2倍であった。
【0025】例 4 この触媒の製造は、例1と同様であった。しかし、貴金
属含浸溶液Bにより付加的に塗布された非貴金属は、こ
の場合には酢酸セリウム(III)としてのセリウムで
あった。セリウム添加量は貴金属総量の4倍であった。
【0026】比較例2 蜂巣状セラミックモノリス(セル62個/cm2)を、
坦体容量1l当り合計160gの酸化物混合物で被覆し
た。このために、固体含量51重量%及び活性化後に存
在する酸化物混合物の下記組成を有する水性懸濁液を使
用した: γ−酸化アルミニウム 59重量部 酸化セリウム(酢酸セリウム(III)として) 30重量部 酸化ジルコン(硝酸ジルコニルとして) 3重量部 酸化ランタン(硝酸ランタン(III)として) 8重量部 坦体を酸化層で被覆した後、130℃で乾燥させ、2時
間650℃で活性化させる。引き続き、こうして被覆し
た蜂巣状体を、Pt:Rhの重量比が2.5:1の重量
比であるヘキサクロル白金酸及び硝酸ロジウムの溶液中
に浸漬し、乾燥させ、空気中で600℃で2時間活性化
する。総貴金属含量はこの処理後、坦体材料1l当り
0.88gであった。
【0027】例 5 セラミック蜂巣状体(セル62個/cm2)を比較例2
と同じ酸化物層で同じ方法で被覆した。比較例2と異な
り、蜂巣状補強剤を先ず、総量の2/3の酸化層で被覆
した。こうして被覆した蜂巣状体を引き続き、ヘキサク
ロル白金酸水溶液A中に浸漬し、乾燥させ、600℃で
2時間空気中で活性化した。次いで、こうして負荷した
補強剤を塩化ロジウム及び酢酸ニッケルを含有する水性
溶液B中に浸漬し、乾燥させ、600℃で2時間活性化
する前に、総量の残りの1/3の酸化層を前記方法で塗
布し、乾燥させ、活性化した。完成した触媒の貴金属含
量は坦体1l当り0.88gであった。Pt対Rhの重
量比は2.5:1であった。ニッケルの添加分は貴金属
の総量に対して2倍であった。
【0028】例 6 この触媒の製造は例5と同様であったが、貴金属含浸溶
液Bにより付加的に塗布された非貴金属は、硝酸バリウ
ムとして使用されたバリウムである点が異なった。この
バリウム添加分は貴金属総量の3倍であった。
【0029】例 7 セラミック蜂巣状体は、比較例2と同じ酸化物層を用い
て及び主として同じ方法で行った。比較例2と異なり、
蜂巣状補強剤を先ず、総量の1/3の酸化層で被覆し
た。こうして被覆した蜂巣状体を引き続き、ヘキサクロ
ル白金酸水溶液A中に浸漬し、乾燥させ、600℃で2
時間空気中で活性化した。次いで、こうして負荷した補
強剤を硝酸ロジウム及び硝酸ランタンを含有する水性溶
液B中に浸漬し、乾燥させ、600℃で2時間活性化す
る前に、総量の残りの3分の2の酸化層を前記方法で塗
布し、乾燥させ、活性化した。完成した触媒の貴金属含
量は坦体容量1l当り0.88gであった。Pt:Rh
の重量比は2.5:1であった。ランタンの添加分は貴
金属の総量に対して1.5倍であった。
【0030】例 8 セル62個/cm2を有すセラミック蜂巣状体を、比較
例2と同じ酸化物層で、ほとんど同じ方法で被覆した。
比較例2と異なり、蜂巣状補強剤を、先ず、総量の半分
の酸化層で被覆した。こうして被覆した蜂巣状体を引き
続き、ヘキサクロル白金酸水溶液A中に浸漬し、乾燥さ
せ、600℃で2時間空気中で活性化した。次いで、こ
うして負荷した補強剤を硝酸ロジウム及び硝酸バリウム
を含有する水性溶液B中に浸漬し、乾燥させ、600℃
で2時間活性化する前に、総量の残りの半分の酸化層を
前記方法で塗布し、乾燥させ、活性化した。完成した触
媒の総貴金属含量は、坦体容量1l当り0.88gであ
った。Pt:Rhの重量比は2.5:1であった。バリ
ウムの添加分は貴金属の総量に相応した。
【0031】例 9 この触媒の製造は、比較例2と同様に行ったが、その
際、異なる点は、酸化層の塗布後、こうして負荷した蜂
巣状体を先ずヘキサクロル白金酸溶液A中に浸漬し、乾
燥させ、600℃で2時間空気中で活性化したことであ
る。ロジウムを、硝酸ロジウムに付加的に非貴金属であ
る鉄を塩化鉄(III)の形で含有する溶液Bを用いて
第2含浸工程により坦体上に固着し、乾燥させ、600
℃で2時間活性化した。完成した触媒の総貴金属含量は
坦体容量1l当り0.88gであった。Pt:Rhの重
量比は2.5:1であった。鉄の添加分は貴金属の総量
に2倍であった。
【0032】例10 この触媒の製造は、例9と同様に行った。しかし、貴金
属含浸溶液Bと共に付加的に添加した鉄の添加分は、貴
金属の総量に5倍であった。
【0033】比較例3 セル62個/cm2を有する菫青石から成る蜂巣状補強
剤を、坦体容量1l当り130gの酸化物混合物で被覆
した。このために、固体含量58重量%及び活性化後に
存在する酸化物混合物の下記組成を有する水性懸濁液を
使用した: γ−酸化アルミニウム 31重量部 酸化セリウム 65重量部 酸化ジルコン(硝酸ジルコニルとして) 2重量部 NiO(酢酸ニッケル(II)として) 2重量部 坦体を酸化層で被覆した後、150℃で乾燥させ、50
0℃で3時間活性化させる。引き続き、こうして被覆し
た補強剤を、Pt:Pd:Rhの重量比が2:1:1で
あるテトラアミン白金(II)−ヒドロキシド、塩化パ
ラジウム(II)及び塩化ロジウム(III)の水溶液
中に浸漬し、乾燥させた。
【0034】空気中で500℃で1時間温度処理した
後、最後に坦体材料上で析出した貴金属塩の還元を水蒸
気を含有する水素流(H2O:H2=1:3)中で、温度
550℃で3時間行った。総貴金属含量はこの処理後、
坦体容量1l当り0.64gであった。
【0035】例11 セラミック蜂巣状体(セル62個/cm2)を比較例1
と同じ酸化物層で同じ方法で被覆し、乾燥させ、活性化
した。引き続き、こうして被覆した補強剤を、先ず、テ
トラアミン白金(II)−ヒドロキシド及び塩化パラジ
ウム(II)を含有する水溶液A中に浸漬し、乾燥さ
せ、500℃で1時間活性化した。こうして塗布された
白金の量は、完成した触媒の各々の貴金属の総量に対し
て100重量%、パラジウムは60重量%であった。パ
ラジウムの残量及びロジウムを第2含浸工程により、貴
金属塩 塩化パラジウム及び塩化ロジウムの他に非貴金
属カルシウム及びプラセオジム(質量比Ca:Pr=
2:1)を硝酸塩の形で含有する溶液Bで、坦体上に固
着し、乾燥させ、活性化した。最後に550℃で3時間
水蒸気を含有する水素流(H2O:H2=1:3)中で還
元した。完成した触媒の総貴金属含量は、坦体容量1l
当り0.64gであった。カルシウム及びプラセオジム
の添加分は貴金属の総量の4倍であった。
【0036】例12 この触媒の製造は例11と同様に行ったが、変えた点
は、白金90重量%及びパラジウム80重量%の貴金属
含浸液A及びロジウム100重量%、白金10重量%及
びパラジウム20重量%の貴金属含浸溶液Bを、質量比
K:Ba:Fe=1:3:1の非貴金属カリウム(塩化
物として)、バリウム(硝酸塩として)及び鉄(硝酸塩
として)と一緒に、坦体上に固着したことである。完成
した触媒の貴金属の総量は、坦体容量1l当り0.64
gであり、非貴金属であるカリウム、バリウム及び鉄の
添加分は合計貴金属総量の5倍であった。
【0037】比較例4 セル62個/cm2を有する蜂巣状セラミック補強剤
を、坦体容量1l当り145gの酸化物混合物で被覆し
た。このために、固体含量56重量%及び活性化後に存
在する酸化物混合物の下記組成を有する水性懸濁液を使
用した: γ−酸化アルミニウム 56重量部 酸化セリウム 31重量部 酸化ジルコン 8重量部 酸化ランタン(酢酸ランタン(III)として) 5重量部 坦体を酸化層で被覆した後、135℃で乾燥させ、35
0℃で1時間活性化させた。次いで、こうして被覆した
補強剤を、Pd:Rhの重量比が4:1である硝酸パラ
ジウム及び塩化ロジウムの水溶液中に浸漬し、乾燥さ
せ、400℃で1時間空気中で及び更に3時間、400
℃で水素流中で処理した。完成した触媒の貴金属の総含
量は、坦体容量1l当り0.78gであった。
【0038】例13 セル62個/cm2を有する菫青石から成る蜂巣状体
を、坦体容量1l当り145gの酸化物混合物(この総
組成は比較例4に相応する)で被覆した。しかし、比較
例4とは異なり、先ず坦体容量1l当り90gの酸化層
を塗布した。その際、固体含量54重量%及び活性化後
に存在する酸化物混合物の下記組成を有する水性懸濁液
を使用した: γ−酸化アルミニウム 45.8重量部 酸化セリウム 38.9重量部 酸化ジルコン 9.6重量部 酸化ランタン(III)(酢酸ランタンとして) 5.0重量部 蜂巣状体をこの最初の酸化層で被覆した後、135℃で
乾燥させ、1時間、350℃で活性化させた。引き続
き、こうして被覆した蜂巣状体を、硝酸パラジウム水溶
液A中に浸漬し、乾燥させ、1時間、400℃で空気中
で処理した。
【0039】その後、更に坦体容量1l当り55gの第
2の酸化物層を塗布した。このために、固体含量55重
量%及び活性化後に存在する酸化物混合物の下記組成を
有する水性懸濁液を使用した γ−酸化アルミニウム 72.7重量部 酸化セリウム(硝酸セリウム(III)として) 18.2重量部 酸化ジルコン(酢酸ジルコニルとして) 5.5重量部 酸化ランタン(III) 3.6重量部 再度乾燥させ、活性化した後、こうして被覆した補強剤
を、塩化ロジウム(III)、塩化リチウム及び硝酸ネ
オジム(III)を含有する溶液B中に浸漬し、乾燥さ
せ、400℃で1時間空気中で活性化し、更に400℃
で3時間水素流中で還元した。完成した触媒の総貴金属
は坦体容量1l当り0.78gであった。Pd:Rhの
重量比は4:1であった。非貴金属リチウム及びネオジ
ムの含量は貴金属総量の3.5倍であった。Li対Nd
の質量比は1:1であった。
【0040】比較例5 セラミック蜂巣状体(セル62個/cm2)を、坦体容
量1l当り150gの酸化物混合物で被覆した。このた
めに、固体含量68重量%及び活性化後に存在する酸化
物混合物の下記組成を有する水性懸濁液を使用した: γ−酸化アルミニウム 49重量部 酸化セリウム(蓚酸セリウム(III)非水和物として) 41重量部 酸化ジルコン(硝酸ジルコニルとして) 10重量部 蜂巣状体を酸化層で被覆した後、150℃で乾燥させ、
350℃で3時間活性化した。次いで、こうして被覆し
た補強剤を、硝酸テトラアミン白金(II)及び塩化ロ
ジウム(III)の水溶液中に浸漬し、乾燥させ、35
0℃で2時間活性化した。完成した触媒の貴金属の総含
量は、坦体容量1l当り0.33gであった。貴金属P
t対Rhの重量比は1:1であった。
【0041】例14 セラミック補強剤を比較例5と同じ酸化物層で同じ方法
で被覆し、乾燥させ、活性化した。引き続き、こうして
被覆した蜂巣状体を先ず、硝酸テトラアミン白金(I
I)水溶液A中に浸漬し、乾燥させ、350℃で2時間
空気中で活性化した。こうして塗布された白金の量は、
完成した触媒の白金の総量に対して95重量%であっ
た。白金の残量及びロジウムを第2含浸工程により、貴
金属塩 ヘキサクロル白金酸及び硝酸ロジウム(II
I)の他に非貴金属 ルビジウムを硝酸ルビジウムとし
て含有する溶液Bで、坦体上に固着し、乾燥させ、活性
化した。完成した触媒の総貴金属含量は、坦体容量1l
当り0.33gであった。Pt:Rhの重量比は1:1
であった。ルビジウムの添加分は貴金属の総量の3倍で
あった。
【0042】比較例6 セル62個/cm2を有する菫青石から成る蜂巣状体
を、坦体容量1l当り169gの酸化物混合物で被覆し
た。このために、固体含量62重量%及び活性化後に存
在する酸化物混合物の下記組成を有する水性懸濁液を使
用した: γ−酸化アルミニウム 67.5重量部 酸化セリウム(酢酸セリウム(III)) 28.5重量部 酸化ジルコン(酢酸ジルコニルとして) 2.6重量部 酸化鉄(III) 1.4重量部 酸化層で被覆した補強剤を、135℃で乾燥させ、4時
間300℃で空気中で活性化した。引き続き、こうして
被覆した蜂巣状体を、硝酸白金及び塩化ロジウムの水溶
液中に浸漬し、乾燥させた。2時間400℃で温度処理
した後、最後に坦体材料上に析出した貴金属塩の還元を
水蒸気を含有する水素−窒素流(N2:H2:H2O=8
7:3:10)中で温度880℃で2.5時間行った。
総貴金属含量はこの処理後、坦体容量1l当り1.06
gであった。Pt対Rhの重量比は3:1であった。
【0043】例15 セラミックの蜂巣状体(セル62個/cm2)を、比較
例6と同じ酸化物層及び同じ方法で被覆し、乾燥させ、
活性化した。引き続き、こうして被覆した補強剤を、先
ず、硝酸白金を含有する水溶液A中に浸漬し、乾燥さ
せ、400℃で2時間空気中で活性化させた。こうして
塗布した白金の量は、完成した触媒の白金の総量の80
重量%であった。白金の残量及びロジウムを第2含浸工
程により、貴金属塩ヘキサクロル白金(IV)酸及び塩
化ロジウム(III)に付加的に非貴金属マグネシウム
を塩化マグネシウムの形で含有する水溶液Bを用いて坦
体上に固着させ、乾燥させ、活性化した。最後に、水蒸
気を含有する窒素−水素流(N2:H2:H2O=87:
3:10)中で、温度880℃で2.5時間還元した。
完成した触媒の総貴金属含量は、坦体容量1l当り1.
06gであった。Pt対Rhの重量比は3:1であっ
た。マグネシウムの添加分は貴金属の総量の1.5倍で
あった。
【0044】例16 この触媒の製造は、例15と同様に行ったが、異なる点
は、貴金属含浸溶液Bによりマグネシウムの代わりに、
Ni対Baの重量比が1:1である非貴金属ニッケル及
びバリウムを付加的に使用したことである。このニッケ
ル金属の添加分は貴金属の総量の3.2倍であった。
【0045】比較例7 粒子直径2〜4mm、かさ密度568kg/m3、平均
耐圧力52N及び比表面積102m2/gを有するAl2
3から成る球状触媒を酢酸セリウム及び酢酸ジルコニ
ル溶液で含浸し、乾燥させ、550℃で1時間温度処理
した。引き続き、触媒前駆物質をH2PtCl6、PdC
2及びRhCl3の溶液で被覆し、乾燥させ、500℃
で30分間空気中で活性化した。完成した触媒は容量1
3当りCeO2 30kg、ZrO2 3kg、Pt
570g、Pd 228g及びRh 71gを含有す
る。
【0046】例17 比較例7による触媒前駆物質を先ず、Pd及び全白金の
半分を含有するH2PtCl6及びPdCl2の溶液で含
浸し、乾燥させ、850℃で30分間か焼した。引き続
き、同様にしてRhCl3及び残りの量のH2PtCl6
を硝酸バリウムと一緒に塗布し、乾燥させ、550℃で
30分間活性化した。バリウムの添加量は、比較例7に
より選択された総貴金属量の3倍であった。
【0047】例18 比較例7による触媒前駆物質を先ず、H2PtCl6で含
浸し、乾燥させ、500℃で1時間か焼した。引き続
き、得られた中間生成物をRhCl3、PdCl2及び硝
酸カルシウムの溶液で被覆し、乾燥させ、550℃で2
時間ホルミルガス(N2:H2=95:5)中で活性化し
た。カルシウムの含分は、比較例7により選択された総
貴金属量の3倍に相当した。
【0048】触媒の試験 排気ガス有毒物質である一酸化炭素(CO)、炭化水素
(HC)及び窒素酸化物(NOx)の同時反応における
その特性に関する前記触媒の試験は、内燃機関のガス混
合物に相応する合成ガス混合物を用いて作動する試験装
置中で十分に行った。試験触媒の寸法は直径×高さ=
1″×3″の度合で円形状であった。宇宙速度は、50
000h-1であった。炭化水素成分としては、模範的プ
ロパンを使用した。触媒試料の一部をエンジン試験状態
で検査した。
【0049】試験は新しく製造した触媒及び前もって2
4時間空気中で950℃で炉中で老成させた試料で行っ
た。この処理(炉老成)は本発明により、エンジンの十
分に低含有量作動法下で比較的長時間の移動距離におけ
る自動車の触媒の厳しい要求に非常に適合するものであ
る。新しい触媒及び変性された触媒の結果の比較はその
疲れ強度を表す。
【0050】合成排気ガスを用いる触媒の冷温始動状態
の検査 触媒の冷温始動状態を記載するために、排気ガスの温度
を75℃から450℃まで加熱速度15℃/分で直線的
に高めた。その際、排気ガス温度を有害物質CO、H
C、NOの変換に関して記載した。50%の変換度に達
する温度を指数50で略記し、これはそれぞれの有害物
質反応に関する触媒の始動性(Anspringfre
udigkeit)の尺度として役立つ。この回転温度
が低ければ低いほど、触媒は効果的である。
【0051】試料の始動状態は、高含量(fett)
(λ=0.98)の排気ガス並びに低含量(mage
r)(λ=1.01)の排気ガス混合物で検査した。冷
温始動試験の合成排気ガスの組成を第1表に記載する。
高含量排気ガス(λ=0.98)の模擬試験用のガス混
合物は、低含量排気ガスの組成と、酸素含量が相応して
より小さく、窒素含量が相応してより多く選択されてい
ることによってだけ異なっている。
【0052】
【表1】
【0053】合成排気ガスを用いる触媒の保存状態の試
験 触媒の保存状態を調べるために、有害物質CO、HC及
びNOの変換度を、空気数λに関して排気ガス温度40
0℃で合成ガス−試験台で測定した。自動車の動力学的
状態をシミューレーションするために、周波数0.5H
z及振幅Δλ=±0.059でラムダ平均値だけ周波数
を移動させた。合成排気ガスの組成は基礎ガス流及びボ
ッベルガス流により特徴付けられる(第2表参照)。
【0054】エンジン試験台での冷温始動状態の試験 排気ガスはオットーモーター1.8l(90PS)によ
り製造し、熱交換器により所望の排気ガス温度にした。
それに属する平衡濃度を記録した。10℃の日陰で温度
範囲200〜450℃を調べた。各々有害物質の50%
が変換される温度を、内挿法により測定した。特性付け
化は、高含量排気ガス及び低含量排気ガスに関して0.
984及び1.02のλ値で行った。
【0055】
【表2】
【0056】エンジン試験台での動力学的の変換状態の
試験 動力学的保存状態の試験を同様に1.8lのオットーモ
ーター(90PS)を用いて行った。排気ガス温度は4
00℃であり、排気ガス組成は、0.965又は0.9
95又は1.008のラムダ値に相応した。市街交通に
おける自動車の動力学的状態を模擬的に再現するため
に、周波数1.0ヘルツ及び振幅Δλ=±0.034
(ΔA/F=±0.5)を用いてラムダ値だけ周波数を
移動した。有害物質CO、HC、NOxの変換度を記録
した。
【0057】
【表3】
【0058】
【表4】
【0059】
【表5】
【0060】
【表6】
【0061】
【表7】
【0062】
【表8】
【0063】
【表9】
【0064】
【表10】
【0065】
【表11】
【0066】
【表12】
【0067】
【表13】
【0068】
【表14】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルント エングラー ドイツ連邦共和国 ハーナウ 9 トロイ エナー シユトラーセ 2 (72)発明者 フエーリツクス シユミツト ドイツ連邦共和国 ラインフエルデン フ エカンプリンク 11 (72)発明者 ペーター シユーベルト ドイツ連邦共和国 グレンツアツハヴイー レン カントシユトラーセ 5 (72)発明者 エドガー コーベルシユタイン ドイツ連邦共和国 アルツエナウ ヴオル フスケルンシユトラーセ 8

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 坦体として、CeO2 3〜70重量
    %、La23 0〜20重量%(その他の希土類金属酸
    化物との混合物であってもよい)及びZrO21〜20
    重量%及びFe23 0〜10重量%及びNiO 0〜
    20重量%を助触媒として含有する遷移系の酸化アルミ
    ニウム及び坦体上に塗布された白金及び/又はパラジウ
    ム及びロジウム0.02〜3重量%から成る活性相(白
    金及び/又はパラジウム対ロジウムの重量比が1:2〜
    15:1であり、白金とパラジウムの重量比が10:1
    〜1:5であってもよい)を有する内燃機関の排気ガス
    の浄化用触媒(その際、格子安定化されていてもよい坦
    体を助触媒化合物の溶液で含浸し、かつ/又はこれと各
    々の助触媒元素の酸化物、水酸化物又は炭酸塩の懸濁液
    と混合することによって被覆し、次いで空気中で300
    〜900℃で処理し、次いで貴金属の化合物の溶液で含
    浸し、乾燥させ、場合により水素を含有する気体中で、
    場合により熱水条件で、250〜1050℃の範囲の温
    度で活性化させ、その際、触媒は、不活性坦体の重量に
    対して5〜30重量%の量のセラミック又は金属から成
    る不活性坦体上の被覆の形で存在してもよい)におい
    て、この触媒は、リチウム、カリウム、ルビジウム、マ
    グネシウム、カルシウム、バリウム、ランタン、セリウ
    ム、プラセオジウム、ネオジウム、サマリウム、鉄、コ
    バルト及びニッケルの系から成る非金属少なくとも1種
    を総貴金属の5倍までの量で(これは白金及び/又はパ
    ラジウムの総量の少なくとも30%に相当する)含有
    し、助触媒含有坦体を白金及び/又はパラジウムの化合
    物の溶液(A)で含浸し、乾燥させ、活性化し、次い
    で、ロジウムの化合物及び場合により白金及び/又はパ
    ラジウム化合物の残りの量を含有する溶液(B)で含浸
    し、再び乾燥させ、活性化させる(その際溶液(B)は
    非貴金属の化合物1種又は数種を含有する)ことによっ
    て得られていることを特徴とする、内燃機関の排気ガス
    浄化用触媒。
  2. 【請求項2】 不活性坦体核を有する蜂巣状触媒又はば
    ら材皿状触媒(Schuettgut−Schalen
    katalysator)で、溶液(A)の塗布前に助
    触媒を含有する酸化アルミニウム坦体の総量の30〜1
    00%をかつ溶液(B)の塗布前にこの総量の0〜70
    %を被覆として析出させ、その際、坦体の部分析出時に
    助触媒が坦体の部分材料中で異なる濃度を有し、有利に
    は溶液(B)の塗布前に析出させられた部分材料が、前
    記濃度範囲内で残りの材料より低い濃度で使用助触媒を
    有することを特徴とする、請求項1に記載の触媒。
  3. 【請求項3】 助触媒CeO2が溶液(A)を塗布する
    前に存在する坦体材料中に水溶性化合物の形で、そして
    前記助触媒を溶液(B)の塗布前に存在する坦体材料中
    に酸化物、水酸化物又は炭酸塩の懸濁液と混合すること
    によって装入されていることを特徴とする、請求項2に
    記載の触媒。
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