JPH05184926A - 排ガス浄化用触媒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、高温時に金属製ハニカム担体の基材
である金属箔の伸びが抑制されて金属箔上の耐火性無機
酸化物層の剥離を生ぜず、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭
素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯ_x ）を同時に浄化し
得る高浄化能の三元触媒を提供することを目的としてい
る。 【構成】金属製ハニカム担体基材に二層以上のアルミナ
層を形成し、該アルミナ層中に、触媒金属として少なく
とも希土類元素を含む触媒において、金属製ハニカム担
体基材１及び２と接触する一層目３を希土類元素を含ま
ないα−アルミナ層としたことを特徴とする排ガス浄化
用触媒。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は排ガス浄化用触媒に関す
る。さらに詳しくは、金属製ハニカム担体触媒を使用す
る自動車等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれ
る有害成分である炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）および窒素酸化物（ＮＯ_x ）を浄化し得て、かつ金
属製ハニカム担体の基材である金属箔の高温時の伸びが
抑制された排ガス浄化用触媒に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車のような内燃機関から排出
される排ガスの浄化用触媒は、多数提案されており、現
在では、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および
窒素酸化物（ＮＯ_x ）を同時に浄化する三元触媒が主流
になつている。

【０００３】上記の三元触媒は、アルミナ、アルミナ−
シリカ、シリカ等の耐火性無機酸化物粉体に、白金（Ｐ
ｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒
成分を単独で、あるいは組み合わせて分散担持してなる
触媒組成物を、コ−ジェライトや金属製等のハニカム担
体に被覆せしめてなるものや、コ−ジェライトや金属製
等のハニカム担体に、アルミナ、アルミナ−シリカ、シ
リカ等の耐火性無機酸化物を被覆した後、該担体を、白
金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等
の触媒成分の単独あるいは組み合わせたものの水溶液に
浸漬することによりこれらの触媒成分を担持せしめてな
るものが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の触
媒のうち金属製のハニカム担体を用いる触媒は、高温時
の金属製担体とアルミナ等の耐火性無機酸化物との熱膨
張の違いなどにより、金属製のハニカム担体の基材であ
る金属箔上の耐火性無機酸化物が剥離し、触媒性能が低
下するという問題点があつた。

【０００５】本発明の目的は、高温時の金属箔の伸びが
抑制されて金属箔上の耐火性無機酸化物層の剥離を生ぜ
ず、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素
酸化物（ＮＯ_x ）を同時に浄化し得る高浄化能の三元触
媒を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の排ガス浄化用触
媒は、金属製ハニカム担体基材に二層以上のアルミナ層
を形成し、該アルミナ層中に、触媒金属として少なくと
も希土類元素を含む触媒において、金属製ハニカム担体
基材と接触する一層目を希土類元素を含まないα−アル
ミナ層としたことを特徴とする。

【０００７】上記本発明の構成において「触媒金属」に
は、セリウム、ランタン等の希土類元素や白金、パラジ
ウム、ロジウムその他の排ガス浄化活性を有する各種の
金属元素の一種又は二種以上が含まれる。

【０００８】本発明において、金属製ハニカム担体基材
と接触する一層目のアルミナ層のコ−ト量は、５〜１０
０ｇ／ｌ−ｃａｔであることが好ましい。

【０００９】また、本発明において、金属製ハニカム担
体基材と接触する一層目のα−アルミナ層を形成するに
は、例えば基材にオキシ水酸化アルミニウムを主体とす
るアルミナコ−ト液をコ−トした後、７００℃以上の温
度で焼成することによりおこなう。この場合焼成温度が
７００℃未満であると、α化が十分に起こらない。

【００１０】さらに、金属製ハニカム担体基材と接触す
る一層目のアルミナ層中に、鉄、ニッケルなどを添加
し、アルミナのα化を促進させてもよい。

【００１１】本発明における二層目のアルミナ層を形成
するには、通常のアルミナ層形成手法によれば良い。例
えば、γ−アルミナ粉末、セリア粉末及びバインダ成分
を含むスラリ−を前記一層目の上にコ−トし、これに触
媒金属成分を含浸させた後、乾燥させて適当な温度で焼
成する。

【００１２】

【作用】本発明において、箔の伸びが抑制されるメカニ
ズムは明らかではないが、金属製ハニカム担体基材と触
媒層との間に希土類元素を含まないα−アルミナ層を形
成することによつて、金属製ハニカム担体基材の箔とア
ルミナのコ−ト層の密着性を向上させ、耐久中のハニカ
ム部の伸びを抑制することことができるものと思われ、
このため、触媒層の剥離もなく高浄化能のメタル担体触
媒を得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。

【００１４】実施例１ 金属製ハニカム担体に使用する平板の金属箔に、オキシ
水酸化アルミニウムとアルミナ水和物と水とからなるス
ラリ−をコ−トした後、乾燥し、さらに７００℃で１時
間焼成して、金属箔上にα−アルミナ層を形成した。つ
ぎに、アルミナコ−トした担体に、セリウム−ジルコニ
ウムの複合酸化物粉末と炭酸ランタン粉末とγ−アルミ
ナ粉末とアルミナ水和物と水とからなるスラリ−をコ−
トして乾燥した後、７００℃で１時間焼成して、一層目
のα−アルミナ層上に、二層目のセリウム−ジルコニウ
ム、ランタンを含有するγ−アルミナ層を形成した（コ
−トＡ）。

【００１５】図１に示すように、金属製の平板１と波板
２とを重ね、これを多重に巻回してコア部を形成してな
るφ８０×１０５Ｌ（５２８ｃｃ）の金属製ハニカム担
体に、上記の平板にコ−トした方法で一層目のアルミナ
層３としてα−アルミナコ−ト量６０ｇ／ｌ−ｃａｔの
α−アルミナ層を形成し、及び二層目のアルミナ層４と
してγ−アルミナコ−ト量６０ｇ／ｌ−ｃａｔでかつセ
リウム０．２５ｍｏｌ／ｌ−ｃａｔ、ジルコニウム０．
０５ｍｏｌ／ｌ−ｃａｔ、ランタン０．１ｍｏｌ／ｌ−
ｃａｔを含有するγ−アルミナ層を形成した。

【００１６】このようにして得られた担体を、ジニトロ
ジアンミン白金溶液と硝酸ロジウム溶液とに含浸し、Ｐ
ｔを１．２ｇ／ｌ−ｃａｔ、Ｒｈを０．２ｇ／ｌ−ｃａ
ｔ担持して触媒Ａを得た。

【００１７】実施例２ 金属製ハニカム担体に使用する平板の金属箔に、オキシ
水酸化アルミニウムとアルミナ水和物と水とからなるス
ラリ−をコ−トした後、乾燥し、さらに１０００℃で１
時間焼成して、金属箔上にα−アルミナ層を形成した。
つぎに、アルミナコ−トした担体に、セリウム−ジルコ
ニウムの複合酸化物粉末と炭酸ランタン粉末とγ−アル
ミナ粉末とアルミナ水和物と水とからなるスラリ−をコ
−トして乾燥した後、７００℃で１時間焼成して、一層
目のα−アルミナ層上に、二層目のセリウム−ジルコニ
ウム、ランタンを含有するγ−アルミナ層を形成した
（コ−トＢ）。

【００１８】図１に示すように、金属製の平板１と波板
２とを重ね、これを多重に巻回してコア部を形成してな
るφ８０×１０５Ｌ（５２８ｃｃ）の金属製ハニカム担
体に、上記の平板にコ−トした方法で一層目のアルミナ
層３としてα−アルミナコ−ト量６０ｇ／ｌ−ｃａｔの
α−アルミナ層を形成し、及び二層目のアルミナ層４と
してγ−アルミナコ−ト量６０ｇ／ｌ−ｃａｔでかつセ
リウム０．２５ｍｏｌ／ｌ−ｃａｔ、ジルコニウム０．
０５ｍｏｌ／ｌ−ｃａｔ、ランタン０．１ｍｏｌ／ｌ−
ｃａｔを含有するγ−アルミナ層を形成した。

【００１９】このようにして得られた担体を、ジニトロ
ジアンミン白金溶液と硝酸ロジウム溶液とに含浸し、Ｐ
ｔを１．２ｇ／ｌ−ｃａｔ、Ｒｈを０．２ｇ／ｌ−ｃａ
ｔ担持して触媒Ｂを得た。

【００２０】比較例１ 金属製ハニカム担体に使用する平板の金属箔に、γ−ア
ルミナ粉末とアルミナ水和物と水とからなるスラリ−を
コ−トした後、乾燥した。つぎに、アルミナコ−トした
担体に、セリウム−ジルコニウムの複合酸化物粉末と炭
酸ランタン粉末とγ−アルミナ粉末とアルミナ水和物と
水とからなるスラリ−をコ−トして乾燥した後、７００
℃で１時間焼成して、一層目のγ−アルミナ層上に、二
層目のセリウム−ジルコニウム、ランタンを含有するγ
−アルミナ層を形成した（コ−トＣ）。

【００２１】金属製の平板と波板とを重ね、これを多重
に巻回してコア部を形成してなる、φ８０×１０５Ｌ
（５２８ｃｃ）の金属製ハニカム担体に、上記の平板に
コ−トした方法で一層目のアルミナ層としてγ−アルミ
ナコ−ト量６０ｇ／ｌ−ｃａｔのγ−アルミナ層を形成
し、及び二層目のアルミナ層としてγ−アルミナコ−ト
量６０ｇ／ｌ−ｃａｔで、かつセリウム０．２５ｍｏｌ
／ｌ−ｃａｔ、ジルコニウム０．０５ｍｏｌ／ｌ−ｃａ
ｔ、ランタン０．１ｍｏｌ／ｌ−ｃａｔを含有するγ−
アルミナ層を形成した。

【００２２】このようにして得られた担体を、ジニトロ
ジアンミン白金溶液と硝酸ロジウム溶液とに含浸し、Ｐ
ｔを１．２ｇ／ｌ−ｃａｔ、Ｒｈを０．２ｇ／ｌ−ｃａ
ｔ担持して触媒Ｃを得た。

【００２３】比較例２ 金属製ハニカム担体に使用する平板の金属箔に、セリウ
ム−ジルコニウムの複合酸化物粉末と炭酸ランタン粉末
とγ−アルミナ粉末とアルミナ水和物と水とからなるス
ラリ−をコ−トして乾燥した後、７００℃で１時間焼成
して金属箔にセリウム−ジルコニウム、ランタンを含有
するγ−アルミナ層を形成した（コ−トＤ）。

【００２４】金属製の平板と波板とを重ね、これを多重
に巻回してコア部を形成してなる、φ８０×１０５Ｌ
（５２８ｃｃ）の金属製ハニカム担体に、上記の平板に
コ−トした方法によつて、γ−アルミナコ−ト量１２０
ｇ／ｌ−ｃａｔで、かつセリウム０．２５ｍｏｌ／ｌ−
ｃａｔ、ジルコニウム０．０５ｍｏｌ／ｌ−ｃａｔ、ラ
ンタン０．１ｍｏｌ／ｌ−ｃａｔを含有するγ−アルミ
ナ層を形成した。

【００２５】このようにして得られた担体を、ジニトロ
ジアンミン白金溶液と硝酸ロジウム溶液とに含浸し、Ｐ
ｔを１．２ｇ／ｌ−ｃａｔ、Ｒｈを０．２ｇ／ｌ−ｃａ
ｔ担持して触媒Ｄを得た。

【００２６】実施例１及び２並びに比較例１及び２で得
られた各平板（コ−トＡ〜Ｄ）を電気炉で１１００℃、
５０時間曝した後、平板の伸び率を測定し、その結果を
下記表１に示した。なお、伸び率（％）は下記の式にし
たがって算出した。

【００２７】伸び率（％）＝（電気炉耐久後の長さ−耐
久前の長さ）／耐久前の長さ×１００ また、実施例１及び２並びに比較例１及び２で得られた
各触媒（触媒Ａ〜Ｄ）を排気量が４０００ｃｃのエンジ
ンに取り付け、Ａ／Ｆ＝１４．６（理論空燃比すなわち
ストイキ）、入ガス温度９００℃、の条件で５０時間耐
久試験を行なった。

【００２８】耐久後の各触媒について浄化性能を評価し
た。評価は、排気量が２０００ｃｃのエンジンでＡ／Ｆ
＝１４．６（理論空燃比）、入ガス温度４６０℃、の条
件で行なった。実施例１及び２並びに比較例１及び２で
得られた触媒Ａ〜Ｄについての評価結果を下記表２に示
した。この評価の後、各触媒Ａ〜Ｄを切断し、触媒層の
剥離状況を観察したところ、触媒Ａ、Ｂでは剥離が認め
られず、触媒Ｃ、Ｄでは剥離が認められた。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【発明の効果】表１及び表２の結果から明らかのよう
に、金属製ハニカム担体基材に接触する一層目を希土類
元素を含有しないα−アルミナ層とした本発明の排ガス
浄化用触媒は、従来の触媒に比べて金属製箔の伸びが少
ないため触媒層が剥離し難く、しかも排ガス浄化の触媒
性能が優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の触媒における金属製ハニカム担体上へ
のアルミナのコ−ト状態を示す概略図。

【符号の説明】

１……金属箔の平板、２……金属箔の波板、３……一層
目のα−アルミナ層、４……二層目のアルミナ層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 章雅 静岡県小笠郡大東町千浜7800番地 キャタ ラー工業株式会社内 (72)発明者 佐藤 容規 静岡県小笠郡大東町千浜7800番地 キャタ ラー工業株式会社内 (72)発明者 高田 登志広 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 鈴木 正 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製ハニカム担体基材に二層以上のア
   ルミナ層を形成し、該アルミナ層中に、触媒金属として
   少なくとも希土類元素を含む触媒において、金属製ハニ
   カム担体基材と接触する一層目を希土類元素を含まない
   α−アルミナ層としたことを特徴とする排ガス浄化用触
   媒。