JPH105603A - 内燃機関用排ガス浄化触媒 - Google Patents
内燃機関用排ガス浄化触媒Info
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Abstract
た浄化性能を発揮する排ガス浄化触媒の提供。 【解決手段】 金属製担体3と触媒物質を触媒担持層L
3とを備える排ガス浄化触媒3Aにおいて、担体3の表
面に金属との密着性能に優れる耐熱性無機酸化物を被覆
してアンダーコート層L1を形成し、該アンダーコート
層L1上のアルミナ層L2に白金およびロジウムを担持
させて触媒担持層L3を形成したので、触媒担持層L3
がアンダーコート層L1を介して担体3に良好な密着状
態で接着され、担体3が熱膨張したり振動を受けたりし
たときにおいても、白金やロジウムの剥離脱落量が最小
限に抑えられる。これにより、浄化性能の低下が最小限
に抑えられる。
Description
浄化触媒に関するものであり、特に耐熱性および耐振性
に優れており、熱条件および振動条件が過酷な場合にも
優れた浄化性能を発揮する排ガス浄化触媒に関する。
排ガス中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)等の
含有量を低減させるために、排ガスの流路中に排ガス浄
化用触媒を設置している。
製ステンレス鋼からなるメタルハニカム形状担体上に、
貴金属担持触媒物質をコーティング処理した三元触媒が
一般に知られている。また二輪車用のものとしては、排
気管の内面に触媒物質を直接塗布したもの(特開昭50−
8912号)や、繊維状耐熱性無機酸化物を編んだ布状担体
に触媒物質を担持させたもの(特開昭54−117816号)等
の考案がある。
に触媒物質を直接塗布したものでは基材の熱膨脹や振動
により触媒物質が剥離脱落し、また担体が布状のもので
は振動およびこれに起因する摩耗により触媒物質が剥離
脱落するため、これにより浄化能力が低下してしまい、
いずれのものも、繰り返し加熱冷却され振動を受け続け
るといった過酷な条件の車両、特に二輪車用として用い
るには、耐久性に乏しく、十分な浄化性能が得られなく
なるという不具合がある。
の間の密着強度を高めることにより解消するものとし
て、金属製担体の表面にアルミナのプラズマ溶射を行
い、溶射層上に触媒物質を担持させるもの(特開平3- 8
5318号)があるが、例えば中空形状の担体等を用いる場
合、担体内周面に均等かつ十分に溶射を行うことができ
ないことがあり、担体形状が制約されるという問題があ
る。
ステンレス鋼材を高温で熱処理し鋼材表面にアルミナの
ウィスカを形成させたものの表面に触媒物質を付着させ
るもの(特開平3-157143号)があるが、良好なウィスカ
形状を得るためには、材質が制約される。そして、いず
れの排ガス浄化触媒とも、車両用特に二輪車用の排ガス
浄化触媒としては高価であり、実用的でない。
金属基材の担体に触媒物質が高い剥離強度で担持されて
おり、二輪車や四輪車のように高温でかつ振動が加わる
といった過酷な条件下において優れた浄化性能を発揮す
る内燃機関用排ガス浄化触媒を提供するものである。
決するものであり、金属製担体と触媒担持層とを備える
排ガス浄化触媒において、担体表面に耐熱性無機酸化物
の被覆層を形成し、該被覆層上に前記触媒担持層が形成
されていることを特徴とする。
に優れており、金属製担体に触媒担持層を接着する接着
剤として機能し、触媒担持層が高い剥離強度で担体に付
着される。これにより、担体が熱膨張したり振動を受け
たりしたときに剥離脱落する触媒担持層の触媒物質の量
が最小限に抑えられる。
と、担体の耐熱性が向上すると共に担体が強酸や塩化物
イオンから保護されるので、耐蝕、耐酸化性が向上し、
耐久性が向上する。
はハニカム形状等、種々の形状を採用し得るが、耐熱ス
テンレス製のパンチングチューブ形状の担体にすれば、
耐熱性が向上すると共にパンチングにより通孔が形成さ
れるため広い表面積が得られて排ガス浄化性能が向上
し、しかも排気管内における排気抵抗が小さくなるの
で、二輪車や四輪車として好適である。
シリカ、ケイ酸アルミおよびアルカリ金属ケイ酸塩は、
金属表面に対する密着強度が高いので、これらのうちの
1種以上のものからなるものを用いると、高い接着強度
が得られ、担体と触媒担持層との接着剤として好適に機
能する。
ジウム(Pd)およびロジウム(Rh)のうちの1種類
以上の貴金属と、活性アルミナを主成分とする金属酸化
物とで構成するのが望ましい。
するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもの
ではないことは言うまでもない。
載されるエンジン、特に2サイクルエンジンの排気口に
連なる排気管であり、該排気管1内に、矢印Aの方向に
流れる排ガスの流れ方向上流側と下流側とに設置される
一組の支持脚21,22からなる支持部材2により略円
筒形状の排ガス浄化触媒3を取り付けた。各支持脚2
1,22は、それぞれ基端部21a,22aにおいて排
気管1に溶接等により固定されており、先端部に円筒形
状21b,22bの保持部を備える。
の緩衝体4が装着されており、該緩衝体4を介して保持
部22b内に排ガス浄化触媒3を保持することにより、
排ガス浄化触媒3へ伝達される振動を減衰させている。
該緩衝体4は、ステンレス製のワイヤを網目状に編んで
ネット状にしたものであり、一層あるいは幾層かに編み
込んだものを、一重あるいは幾重かに折り畳んで用いら
れている。尚、各支持脚21,22の円筒形状の保持部
21b,22bは、略円筒形状の排ガス浄化触媒3を保
持できるように、軸心が一致するように配置されてい
る。また略円筒形状の排ガス浄化触媒3は、その外周に
装着されるカラー部5において保持部21b,22b内
の緩衝体4に接触しており、保持部21b,22bに形
成される図示しない係合爪をカラー部5の端面に係合さ
せて排ガス浄化触媒3の長手方向へのズレを防止するよ
うにした。
わゆるパンチングメタルと称される多数の打ち抜き通孔
Hが形成されたステンレス(本実施の形態ではSUS4
30を用いた)製の板材Pを円筒形状に加工したものを
担体として用いたものである。該担体は、板厚が1mm
で、直径2mmの通孔Hが3.5mmピッチで形成され
たステンレス製の板材Pを、内径が25mm、長さが2
60mmとなるように円筒形状に加工したものである。
中に浸漬した後引き上げて余剰スラリをエアブローで除
去し、150℃の熱風で乾燥して、基材の外表面にシリ
カの被覆層であるアンダーコート層L1を形成し(図6
参照)、続いて活性アルミナスラリ(固形分濃度35
%)を用いて、アンダーコート層L1を形成した処理と
同様の処理により、アンダーコート層L1上にアルミナ
層L2を被覆し、その後450℃にて1時間焼成した。
を白金およびロジウムを含有する硝酸溶液に浸漬した後
引き上げて100℃にて10分間熱風乾燥し、その後4
50℃にて1時間焼成して、アルミナ層L2に触媒物質
Dである白金およびロジウムを担持させ、白金およびロ
ジウムが担持されたアルミナ層つまり触媒担持層L3を
形成した。アンダーコート層L1上に形成されたアルミ
ナ層L2の内部には空隙が形成されており、白金および
ロジウムは、アルミナ層L2内外のアルミナE表面に担
持される。
触媒(以下、単に触媒とする)3Aを得た。この触媒3
Aには、担体表面の単位面積(1m2)当たり、シリカ
が42g、アルミナが56g、白金が2.0gそしてロ
ジウムが0.4g担持されていた。
該活性アルミナスラリに酸化セリウムを添加したものを
用いて同様の処理によりアルミナ層L2を形成し、同様
に白金およびロジウムを担持させて、触媒3Bを得た。
この触媒3Bには、単位面積(1m2 )当たり、シリカ
が42g、アルミナが48g、酸化セリウムが10g、
白金が2.1gそしてロジウムが0.4g担持されてい
た。
層およびアルミナコート層の形成と、白金およびロジウ
ムの担持とを、いずれも浸漬処理という簡単な処理で行
っているので作業が容易である。
ウムおよびロジウムたる貴金属の総担持量は、単位面積
(1m2)当たり、2g以上であるのが好ましく、上記
2つの実施例のように、白金とロジウムを担持させる場
合の重量比率は、白金を20とすると、これに対してロ
ジウムが1〜4であるのが好ましい。
を省略して触媒3Cを得た。この触媒3Cには、単位面
積(1m2)当たり、アルミナが57g、白金が2.2
gおよびロジウムが0.4g担持されていた。
測定し、次いで800℃に保持された電気炉中で30分
間加熱後炉外にて室温で30分冷却する熱処理を2回繰
り返した後、同じ加熱条件でもう一度加熱した後炉外に
取り出して水中に投入して急冷し、その後純水を張った
超音波洗浄機で30分間超音波処理して200℃で乾燥
した後再び重量を測定し、処理の前後の触媒3A,3
B,3Cの重量を比較して触媒物質の剥離量を測定し、
剥離強度を評価した。結果を表1に示した。
媒3A,3Bは、比較例の触媒3Cと比較して、熱サイ
クルと水没急冷処理により加えられる熱負荷や振動に対
して優れた剥離強度を示すことが判った。
して実施例3と同様に処理したテスト品を準備してモデ
ルガスを浄化し、モデルガス中の炭化水素(HC)およ
び一酸化炭素(CO)の低減される割合(浄化率)を測
定して、各触媒3A,3B,3Cの浄化性能を評価し
た。評価の条件は下記のとおりである。結果を表2に示
す。
H6 、500ppmNO、0.5%H2 、1.74%O
2 、11%CO2 (N2 バランス) 空 間 速 度:17000/hr 評 価 温 度:400℃
ルガスを用いた浄化性能試験において、本発明の実施例
の触媒3A,3Bは、実施例3に示す加熱振動処理後に
おいても浄化性能を維持しており、優れた耐久性能を示
すことが判った。
筒2ストロークエンジンが搭載された二輪車の排気管内
に設置し、該二輪車をシャーシダイナモ上で毎時100
kmの一定速度で100時間(総計1万km)走行させ
た後に、ECE40モード走行時の炭化水素(HC)と
一酸化炭素(CO)の浄化率を測定した。その結果を表
3に示す。
モ上で1万km走行させた後に行ったECE40モード
走行時の浄化率からも、本発明の実施例の触媒3A,3
Bは優れた耐久性能を示すことが証明された。
および振動条件が過酷な場合における触媒物質の担体に
対する剥離強度を向上させることができるので、該条件
下で排ガス浄化触媒を使用したときに担体から剥離する
触媒物質の剥離量を最小限に抑えることができる。した
がって、担体に担持させた触媒物質を長期間に亘って浄
化のために用いることができ、浄化性能の低下が最小限
に抑えられ、耐久性能が向上する。
側面図
側面図
側面図
平面図
されたシリカの被覆と、該被覆上に形成された触媒担持
層とを組織的に示す概念図
Claims (4)
- 【請求項1】 金属製担体と触媒担持層とを備える排ガ
ス浄化触媒において、担体表面に耐熱性無機酸化物の被
覆層を形成し、該被覆層上に前記触媒担持層を形成した
ことを特徴とする排ガス浄化触媒。 - 【請求項2】 前記担体は、耐熱ステンレス製のパンチ
ングチューブである請求項1に記載の排ガス浄化触媒。 - 【請求項3】 前記耐熱製無機酸化物は、アルミナ、シ
リカ、ケイ酸アルミおよびアルカリ金属ケイ酸塩のうち
の1種以上を用いたものからなる請求項1に記載の排ガ
ス浄化触媒。 - 【請求項4】 前記触媒担持層は、白金(Pt)、パラ
ジウム(Pd)およびロジウム(Rh)のうちの1種類
以上の貴金属と、活性アルミナを主成分とする金属酸化
物とからなる請求項1に記載の排ガス浄化触媒。
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