JPH10180098A - 排気ガス浄化用触媒の製造方法および製造装置 - Google Patents
排気ガス浄化用触媒の製造方法および製造装置Info
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Abstract
排気ガス浄化用触媒に比して、優れた耐熱性と、それに
伴う高温雰囲気下における優れた触媒機能を有し、排気
ガスの浄化率の向上した排気ガス浄化用触媒の提供。 【解決手段】 真空容器内でスパッタリング法または真
空蒸着法によりメタル基体表面に触媒金属材を蒸着させ
て触媒金属被膜を形成担持する排気ガス浄化用触媒の製
造方法において、前記触媒金属材として酸化触媒金属材
と、還元触媒金属材を用い、メタル基体表面の異なる位
置に酸化触媒金属被膜と還元触媒金属被膜とを分散させ
て形成担持させて排気ガス浄化用触媒を製造する。
Description
の製造方法および製造装置に関し、更に詳しくは、自動
車等の排気ガス浄化に用いる高温雰囲気下において優れ
た浄化率を有する排気ガス浄化用触媒の製造方法、およ
び排気ガス浄化用触媒の製造装置に関する。
媒被膜、例えば白金・ロジウムから成る合金の触媒金属
被膜の形成、即ちメタル基体への担持方法としては近年
になり乾式法で作製(担持)する方法が開示されてい
る。この場合、メタル基体表面への合金の触媒金属被膜
の作製(担持)する方法としてはスパッタリング法、真
空蒸着法が用いられている。
属被膜の担持方法としては、例えば特開平2-207842号公
報で、フッ化白金およびフッ化ロジウムの混合気体を用
いて、活性アルミナをコートした担体に、白金およびロ
ジウムを担持させる方法、また、特開平4-187247号公報
で、活性アルミナをコートしたメタル担体を1000℃以上
に加熱し、物理的蒸着法(PVD法)または化学的蒸着
法(CVD法)によりメタル担体に触媒金属を担持させ
る方法、また、特開平5-154381号公報で、金属帯基体の
表面に、真空成膜法により0.2μm以上、2μm以下の貴
金属触媒の混合層を設ける方法、が夫々提案されてい
る。
た平板状のメタル基体と、表面に触媒金属被膜を担持し
た波形状のメタル基体とを交互に重ね合わせ、これらを
多重に巻き付けたハニカム構造の触媒管から成る排気ガ
ス浄化用触媒はエンジン発動直後の排気ガスの浄化率向
上を図るため、触媒管をエンジン直下に据え置く傾向に
ある。
気ガスの浄化率向上を図るために、エンジン直下に据え
置かれた触媒管は、燃料ガスの燃焼直後による排気ガス
により加熱されるが、その温度は700〜800℃に達すると
言われている。このため触媒金属被膜には高温度条件下
に伴う耐熱性が要求されている。ところでロジウムを含
有する合金の触媒被膜を600℃以上の大気雰囲気下に保
持すると、合金の触媒被膜の表面に安定な酸化ロジウム
が被覆されることが報告されている(触媒討論会講演予
稿集 第56巻 第106頁 1985年)。
においては、高温条件下において白金、パラジウムが関
与する酸化触媒の触媒性能が劣化することが問題となっ
ていた。
化用触媒の製造方法、および製造装置を提供することで
ある。
の高温酸化雰囲気下において白金・ロジウム合金膜上に
生成する酸化ロジウム被覆層による酸化触媒の特性劣化
を防止することを目的とする。
以下に記述する。
は、真空容器内でスパッタリング法または真空蒸着法に
よりメタル基体表面に触媒金属材を蒸着させて触媒金属
被膜を形成担持する排気ガス浄化用触媒の製造方法にお
いて、前記触媒金属材として酸化触媒金属材と、還元触
媒金属材を用い、メタル基体表面の異なる位置に酸化触
媒金属被膜と還元触媒金属被膜とを分散させて形成担持
させることを特徴とする。
は、真空容器内でスパッタリング法または真空蒸着法に
よりメタル基体表面に触媒金属材を蒸着させて触媒金属
被膜を形成担持した排気ガス浄化用触媒を製造する装置
において、真空容器内にメタル基体を配置し、該メタル
基体の対向する位置に酸化触媒金属材と、還元触媒金属
材を配置し、該メタル基体の前方に酸化触媒金属被膜
と、還元触媒金属被膜とをメタル基体表面の異なる位置
に分散させて形成担持するマスキング板を配置したこと
を特徴とする。
は、真空容器内でスパッタリング法または真空蒸着法に
よりメタル基体表面に触媒金属材を蒸着させて触媒金属
被膜を形成担持した排気ガス浄化用触媒を製造する装置
において、真空容器内にメタル基体を配置し、該メタル
基体の対向する位置に酸化触媒金属材の蒸発物と、還元
触媒金属材の蒸発物のメタル基体への入射方向が夫々異
なる方向に配向するように酸化触媒金属材と、還元触媒
金属材を配置したことを特徴とする。
ロジウムのような還元触媒金属材をスパッタリング法、
または真空蒸着法により個々に蒸発させ、メタル基体表
面の異なった位置に酸化触媒金属被膜と還元触媒金属被
膜を分散させて形成担持する。湿式法ではこれら貴金属
の触媒金属被膜を容易に分散できない難点があったが、
本発明方法における触媒金属被膜の形成担持は乾式法な
ので、酸化触媒金属と還元触媒金属の夫々の分散担持を
容易に行なえる。
も、ロジウム層に酸化ロジウム膜が被覆されるのみで、
酸化触媒被膜に関する浄化率特性が損なわれることはな
い。また、酸化触媒金属被膜と還元触媒金属被膜との面
積比を調節することで、酸化触媒金属の特性、還元触媒
金属の特性、或いは3元触媒の特性の各特性を優先的か
つ選択的に引き出すことが可能となる。
属材と、ロジウムのような還元触媒金属材をスパッタリ
ング法、または真空蒸着法により個々に蒸発させ、メタ
ル基体表面の異なった位置に酸化触媒金属被膜と還元触
媒金属被膜を分散させて形成担持する。
を述べる。 真空容器内において、スパッタリング法、または真
空蒸着法によりメタル基体に触媒金属被膜を成膜担持す
る場合、マスキング板による酸化触媒被膜と還元触媒被
膜の分散パターンを形成する。 真空容器内において真空蒸着法により、波形状のメ
タル基体に触媒金属被膜を形成担持する場合、酸化触媒
金属材と還元触媒金属材の各々の蒸発物質の入射角度に
方向性をもたせ、波形状のメタル基体表面の左右側部に
酸化触媒被膜と還元触媒被膜を夫々分散担持させる方
法。 ハニカム構造の排気ガス浄化用触媒において、波形
状のメタル基体に酸化触媒被膜を形成担持し、平型状の
メタル基体に還元触媒被膜を形成担持する。
容易に分散できない難点があったが、本発明方法におけ
る触媒金属被膜の形成担持は乾式法なので、酸化触媒金
属と還元触媒金属の夫々の分散担持を容易に行なえるこ
とが出来る。
置について説明する。
例を示すものであり、平板状のメタル基体の表面の異な
る位置に酸化触媒金属被膜と還元触媒金属被膜とを分散
して形成担持させる際に用いる製造装置である。
内を真空ポンプ等の真空排気系2にバルブ3を介して接
続し、真空容器1内を所定の圧力に設定出来るようにす
ると共に、該真空容器1内にガス導入系4を介してガス
供給源5を接続し、該ガス導入系4より希ガス、例えば
アルゴンガスを導入出来るようにした。
を担持すべきメタル基体6を基体保持装置7により保持
するようにし、メタル基体6の裏面側にメタル基体6を
所定温度に加熱する赤外線ヒーター8を配置した。
基体6に対向する位置に、酸化触媒金属材9、例えば白
金ターゲット備えた電極9aと、還元触媒金属材10、
例えばロジウムターゲットを備えた電極10aとを間隔
を存して配置すると共に、酸化触媒金属材9と還元触媒
金属材10とが夫々メタル基体6に指向するようした。
また、電極9aと電極10aとに所定の高周波電力を印
加してスパッタリングを行なうためのRF電源11をロ
ーパスフィルター12を介して接続した。
被膜と還元触媒金属被膜とをメタル基体6表面の異なる
位置に分散させて形成担持させるマスキング板13を可
動可能に配置した。
ヒーター8の加熱電源、15はRF電源11から各電極
9a、10aに高周波電力を印加する際の切換えスイッ
チを示す。
施例を示すものであり、コルゲート加工した波形状のメ
タル基体の波形表面の異なる位置に酸化触媒金属被膜と
還元触媒金属被膜とを分散担持させる際に用いる製造装
置である。
21内を真空ポンプなどの真空排気系22にバルブ23
を介して接続した。
持すべき連続した波形状のメタル基体26の送出ローラ
ー27と、表面に触媒金属被膜が担持されたメタル基体
26の巻取ローラー28から成る1対のローラー(2
7、28)を配置した。
28との間であって、両ローラー27、28に対向する
位置にメタル基体26表面の波形形状に対応する凹凸を
表面に備えるガイドローラー29を配置した。
白金から成る酸化触媒金属材30の蒸発源30aを波形
状のメタル基体26表面の一方の波形面26aに酸化触
媒金属被膜が形成担持されるように配置すると共に、例
えばロジウムから成る還元触媒金属材31の蒸発源31
を波形状のメタル基体26表面の他方の波形面26bに
還元触媒金属被膜が形成担持されるように配置した。ま
た、両蒸発源30a、31aの間に仕切り板32を配置
した。
ガス浄化用触媒の具体的実施例を比較例と共に説明す
る。
すメタル基体表面の異なる位置に酸化触媒金属被膜と、
還元触媒金属被膜とを分散担持した排気ガス浄化用触媒
を製造する1例である。
m、厚さ0.05〜0.1mmの巻状のステンレス板R20-5SRを大
気雰囲気炉内に設置し、温度1000℃で、1時間加熱し、
メタル基体6の表面にα型アルミナの針状結晶から成る
セラミック層を形成した。
体6(セラミック層を備えるステンレス板)を幅100m
m、長さ100mmに切断し、これを真空容器1内の基体保持
装置7に設置した後、メタル基体6の基体保持装置7の
前方にステンレス製の縦、横各3mmの方形状の開口部を
縦、横夫々40個つづ備えるマスキング板13を配置し
た。
金属材9として直径150mm、厚さ2.0mmの白金ターゲット
を取り付け、また、電極10aに還元触媒金属材10と
して直径150mm、厚さ2.0mmのロジウムターゲットを取り
付けた。
2により0.13Pa(1.0mTorr)に設定すると共に、ガス供給
源5よりガス導入系4を介して真空容器1内にアルゴン
ガスを導入した。
体6を温度300℃に維持した状態で、電極9aにRF電
源12より周波数13.56MHzを発振させて電極9aの周囲
にアルゴンプラズマを発生させ、スパッタリング法によ
り白金ターゲットにスパッタリングして、図2に示すよ
うなメタル基体6表面の一部に膜厚0.01μm(100Å)の酸
化触媒金属被膜(白金膜)16を形成、担持した後、マ
スキング板13を移動させた。次に、電極10aにRF
電源12より周波数13.56MHzを発振させて電極10aの
周囲にアルゴンプラズマを発生させ、スパッタリング法
によりロジウムターゲットにスパッタリングして、図2
に示すようなメタル基体6表面の酸化触媒金属被膜(白
金膜)16とは異なる位置に膜厚0.01μm(100Å)の還元
触媒金属被膜(ロジウム膜)17を形成、担持した。
体6表面の異なる位置に酸化触媒金属被膜(白金膜)1
6と、還元触媒金属被膜(ロジウム膜)17とを格子縞
状に分散し、形成担持した排気ガス浄化用触媒Aを製造
した。
膜と還元触媒金属被膜の面積比を可変出来るように構成
することにより、メタル基体6表面に酸化触媒金属被膜
16と、還元触媒金属被膜17の担持面積比が異なった
各種の排気ガス浄化用触媒Aが容易に製造することが出
来る。
面に酸化触媒金属被膜16と、還元触媒金属被膜17と
が格子縞状に分散担持された排気ガス浄化用触媒Aを用
い、図3に示すハニカム構造の触媒管を作製し、排気ガ
スの浄化率を調べることとした。
そのまま平板状のメタル基体18とし、これとは別に排
気ガス浄化用触媒Aをコルゲート加工により波形状のメ
タル基体19に加工した。
のメタル基体19とを交互に重ね合わせ、これらを多重
に巻き付け、組み合わせし、接合部分を溶接により接合
して、図3に示す外径60mm、長さ100mmのハニカム構造
の触媒管20を作製した。
(炭化水素:CH、一酸化炭素:CO、酸化窒素:NO
x)の浄化率を浄化前後の各ガスの赤外線吸収スペクト
ル強度の差から換算して求めた。その結果を表1に示
す。
分散せず、担体表面に白金・ロジウム合金(組成5:1wt
%)を同様にスパッタリング法により100Å担持させた
ハニカム構造から成る触媒管を作製した。
化水素:CH、一酸化炭素:CO、酸化窒素:NOx)
の浄化率を前記実施例4と同様の方法で調べ、その結果
を表1に示す。
う高温使用時において本発明の実施例4(分散型)は、
従来の比較例1(合金被膜)に比して浄化率が向上して
いることが分かる。
すメタル基体がコルゲート加工された波形状のメタル基
体表面の異なる位置に酸化触媒金属被膜と、還元触媒金
属被膜とを分散担持した排気ガス浄化用触媒を製造する
1例である。
m、厚さ0.05〜0.1mmの巻状のステンレス板R20-5SRを大
気雰囲気炉内に設置し、温度1000℃で、1時間加熱し、
メタル基体26の表面にα型アルミナの針状結晶から成
るセラミック層を形成した。
体26(セラミック層を備えるステンレス板)をコルゲ
ート加工して波形状のメタル基体33(26)を作製し
た。
ル基体33を真空容器21内の送出ローラー27に取り
付けると共に、該メタル基体33をガイドローラー29
を経て巻取ローラー28側に搬送出来るようにした。
(白金)30、並びに蒸発源31a内の還元触媒金属材
(ロジウム)31に電子ビームを照射し、夫々の金属材
を蒸発させた。
りガイドローラー29側に搬送させながら、波形状のメ
タル基体33がガイドローラー29に到達した際(図示
例ではガイドローラー29の左側)に、メタル基体33
の一方の波形面33a(26a)に酸化触媒金属材30
を蒸着させて膜厚0.01μm(100Å)の酸化触媒金属被膜
(白金)34を形成担持した後、更にメタル基体33を
巻取ローラー28側に搬送させながら、波形状のメタル
基体33が巻取ローラー28側に搬送され始めた際(図
示例ではガイドローラー29の右側)に、メタル基体3
3の他方の波形面33b(26b)に還元触媒金属材3
1を蒸着させて膜厚0.01μm(100Å)の還元触媒金属被
膜(ロジウム)35を形成担持した。
元触媒金属材31のメタル基体への蒸着入射方向を変
え、波形(凹凸)形状のメタル基体自身による蒸着の遮
蔽効果を利用することにより、図5に示すような波形状
のメタル基体33の異なる位置に酸化触媒金属被膜34
と、還元触媒金属被膜35とを横縞状に分散して担持し
た波形状のメタル基体33から成る排気ガス浄化用触媒
Bを製造することが出来る。
体と波形状のメタル基体とに酸化触媒金属被膜と、還元
触媒金属被膜とを格子縞状に担持した排気ガス浄化用触
媒Aを用い、これらを交互に重ね合わせ、多重に巻き付
け、組み合わせて図3に示すようなハニカム構造の触媒
管を作製したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、平板状のメタル基体に表面に還元触媒金属被膜(ロ
ジウム被膜)のみを形成担持した排気ガス浄化用触媒を
用い、波形状メタル基体に表面に酸化触媒金属被膜(白
金被膜)のみを担持した排気ガス浄化用触媒を用い、こ
れらを交互に重ね合わせ、多重に巻き付け、組み合わせ
て図3に示すようなハニカム構造の触媒管を作製しても
よい。また、平板状のメタル基体に酸化触媒金属被膜
と、還元触媒金属被膜とを格子縞状に担持した排気ガス
浄化用触媒を用い、波形状のメタル基体に酸化触媒金属
被膜と、還元触媒金属被膜とを横縞状に担持した排気ガ
ス浄化用触媒を用いこれらを交互に重ね合わせ、多重に
巻き付け、組み合わせて図3に示すようなハニカム構造
の触媒管を作製してもよい。
膜との面積比を調節することで、酸化触媒金属の特性、
還元触媒金属の特性、或いは3元触媒の特性の各特性を
優先的かつ選択的に引き出すことが可能となる。
基体表面の異なる位置に酸化触媒金属被膜と、還元触媒
金属被膜を分散させて担持するようにしたので、従来の
白金・ロジウムの合金被膜を担持した排気ガス浄化用触
媒に比して、優れた耐熱性と、それに伴う高温雰囲気下
における優れた触媒機能を有し、排気ガスの浄化率の向
上した排気ガス浄化用触媒を容易に製造することが出来
る効果がある。
来の白金・ロジウムの合金被膜を担持した排気ガス浄化
用触媒に比して、優れた耐熱性と、それに伴う高温雰囲
気下における優れた触媒機能を有し、排気ガスの浄化率
が向上したメタル基体表面の異なる位置に酸化触媒金属
被膜と、還元触媒金属被膜を分散担持した排気ガス浄化
用触媒を容易に製造することが出来る製造装置を提供す
ることが出来る効果がある。
実施例の概略截断面図、
視図、
たハニカム構造の触媒管の斜視図、
の実施例の概略截断面図、
斜視図。
4、24 ガス導入系、 6、26 メタル基
体、9、30 酸化触媒金属材、 10、31 還
元触媒金属材、13 マスキング板、 16、34
酸化触媒金属被膜、17、35 還元触媒金属被
膜、 18 平板状のメタル基体、19、33
波形状のメタル基体、 20 触媒管、27、28
ローラー、 29 ガイドローラー、A、B
排気ガス浄化用触媒。
Claims (3)
- 【請求項1】 真空容器内でスパッタリング法または真
空蒸着法によりメタル基体表面に触媒金属材を蒸着させ
て触媒金属被膜を形成担持する排気ガス浄化用触媒の製
造方法において、前記触媒金属材として酸化触媒金属材
と、還元触媒金属材を用い、メタル基体表面の異なる位
置に酸化触媒金属被膜と還元触媒金属被膜とを分散させ
て形成担持させることを特徴とする排気ガス浄化用触媒
の製造方法。 - 【請求項2】 真空容器内でスパッタリング法または真
空蒸着法によりメタル基体表面に触媒金属材を蒸着させ
て触媒金属被膜を形成担持した排気ガス浄化用触媒を製
造する装置において、真空容器内にメタル基体を配置
し、該メタル基体の対向する位置に酸化触媒金属材と、
還元触媒金属材を配置し、該メタル基体の前方に酸化触
媒金属被膜と、還元触媒金属被膜とをメタル基体表面の
異なる位置に分散させて形成担持するマスキング板を配
置したことを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造装
置。 - 【請求項3】 真空容器内でスパッタリング法または真
空蒸着法によりメタル基体表面に触媒金属材を蒸着させ
て触媒金属被膜を形成担持した排気ガス浄化用触媒を製
造する装置において、真空容器内にメタル基体を配置
し、該メタル基体の対向する位置に酸化触媒金属材の蒸
発物と、還元触媒金属材の蒸発物のメタル基体への入射
方向が夫々異なる方向に配向するように酸化触媒金属材
と、還元触媒金属材を配置したことを特徴とする排気ガ
ス浄化用触媒の製造装置。
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---|---|---|---|
JP34599796A JP3801709B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 排気ガス浄化用触媒の製造方法および製造装置 |
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JP34599796A JP3801709B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 排気ガス浄化用触媒の製造方法および製造装置 |
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JPH10180098A true JPH10180098A (ja) | 1998-07-07 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7060615B2 (en) | 1998-08-27 | 2006-06-13 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming roughened layers of platinum |
JP2006326476A (ja) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化用触媒 |
KR101040903B1 (ko) | 2009-06-24 | 2011-06-16 | 성균관대학교산학협력단 | 금 나노입자가 코팅된 백금촉매 및 이의 제조 방법 |
US9133546B1 (en) | 2014-03-05 | 2015-09-15 | Lotus Applied Technology, Llc | Electrically- and chemically-active adlayers for plasma electrodes |
JP2021133331A (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | いすゞ自動車株式会社 | 触媒用部材、触媒、および触媒用部材の製造方法 |
-
1996
- 1996-12-25 JP JP34599796A patent/JP3801709B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US7098503B1 (en) | 1998-08-27 | 2006-08-29 | Micron Technology, Inc. | Circuitry and capacitors comprising roughened platinum layers |
US7291920B2 (en) | 1998-08-27 | 2007-11-06 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor structures |
US7719044B2 (en) | 1998-08-27 | 2010-05-18 | Micron Technology, Inc. | Platinum-containing integrated circuits and capacitor constructions |
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