JPH1099695A

JPH1099695A - 触媒体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH1099695A
Application number: JP9082576A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyasu Nobuto; 吉保延藤; Tadami Suzuki; 忠視鈴木; Toshimitsu Kurumisawa; 利光胡桃沢; Shuzo Tokumitsu; 修三徳満; Hiroshi Matsuo; 博松尾; Kenji Kimoto; 憲志木本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-08-06
Filing date: 1997-04-01
Publication date: 1998-04-21
Anticipated expiration: 2017-04-01
Also published as: JP3327164B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱容量が小さく浄化能力に優れ、３００〜１０
００℃の温度範囲で使用可能な触媒体を提供することを
目的としている。【解決手段】加熱不動態化皮膜５ａを有する金属基材
５の上に設けられ、少なくともセリウムとアルミニウム
とを含有する焼結酸化物によるアンダーコート層６と、
アンダーコート層６の上に設けられた貴金属触媒層７と
を有する触媒体およびその製造方法とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒層と空間を交
互に配置し、触媒とガスとの接触分解と空間部での拡散
混合による未分解ガスの均等化を繰り返すことで、効率
良く浄化が進行できる触媒体の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の酸化触媒体は、セラミック焼結
体、多孔状のブロックやハニカム担持体の表層に活性ア
ルミナ等の大表面積を有する無機微粒子と貴金属類とを
混合したスラリーを焼結担持したものや、セラミック繊
維堆積ペーパーのハニカム状成形体に酸化マンガンを主
体とする成分を吸着担持したものがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の触媒体
の内でセラミック焼結体や多孔状のブロックではガスの
通過に対して圧力損失が大きく、これを少なくすると浄
化能力が不足する。また、熱容量が大きく、浄化能力を
発揮するために必要な温度に到達させるのに時間を要
し、迅速性に欠けていた。また、ハニカム状の担持体で
はシェルが独立した隔壁で形成されているため、濃度の
濃いガスは隣接するシェル間で拡散できず未浄化の状態
で放出されるものであった。触媒種として酸化マンガン
を主体とする触媒体は耐熱限界が５００℃程度であり、
多量の水蒸気を含む排ガス、例えば魚や肉焼き時の煙等
の浄化目的には５００℃以上を必要とすることから使用
に耐えなかった。また排気ガス量が多い場合は浄化が不
十分となり酢酸臭やホルムアルデヒド臭を排出するもの
であった。

【０００４】本発明はこのような従来の触媒体が有して
いる課題を解決するもので、熱容量が小さく浄化能力に
優れ、３００〜１０００℃の温度範囲で使用可能な触媒
体を提供することを目的としている。

【０００５】また、水蒸気に影響されることなく且つ３
００〜１０００℃の温度範囲で高活性が確保できる触媒
表面層を形成する触媒体の製造方法を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の手段の一つは、加熱不動態化皮膜を有する金
属基材の上に設けられ、少なくともセリウムとアルミニ
ウムとを含有する焼結酸化物によるアンダーコート層
と、アンダーコート層の上に設けられた貴金属触媒層と
を有する触媒体とする。

【０００７】また他の手段は、加熱不動態化皮膜を有す
る金属基材の上に設けられ、少なくともバリウムとセリ
ウムとアルミニウムとを含有する焼結酸化物によるアン
ダーコート層と、アンダーコート層の上に設けられた貴
金属触媒層とを有する触媒体とする。

【０００８】また他の手段は、少なくともセリウムとア
ルミニウムとを含有する焼結酸化物と、コロイド状アル
ミナもしくはコロイド状シリカとの混合水分散スラリー
を加熱不動態化皮膜を有する金属基材に塗布し、乾燥焼
成後にジニトロジアンミン貴金属硝酸塩水溶液を塗布含
浸し、その後乾燥焼成することを特徴とする触媒体の製
造方法とする。

【０００９】また他の手段は、少なくともバリウムとセ
リウムとアルミニウムとを含有する焼結酸化物と、コロ
イド状アルミナもしくはコロイド状シリカとの混合水分
散スラリーを加熱不動態化皮膜を有する金属基材に塗布
し、乾燥焼成後にジニトロジアンミン貴金属硝酸塩水溶
液を塗布含浸し、その後乾燥焼成することを特徴とする
触媒体の製造方法とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、加熱不動
態化皮膜を有する金属基材の上に設けられ少なくともセ
リウムとアルミニウムとを含有する焼結酸化物によるア
ンダーコート層と、アンダーコート層の上に設けられた
貴金属触媒層とを有する触媒体とすることにより、活性
の高い触媒層を形成し、且つ加熱不動態化皮膜を有する
金属基材への強固な密着性を持たせるアンダーコートを
有しているので、従来に比べて浄化能力と耐久能力が共
に優れた触媒体を提供できるものである。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、加熱不動態
化皮膜を有する金属基材の上に設けられ、少なくともバ
リウムとセリウムとアルミニウムとを含有する焼結酸化
物を有するアンダーコート層と、アンダーコート層の上
に設けられた貴金属を有する触媒層とを有する触媒体と
することにより、活性の高い触媒層を形成し、且つ加熱
不動態化皮膜を有する金属基材への強固な密着性を持た
せるアンダーコートを有しているので、従来に比べて触
媒能力と耐久能力の双方に優れた触媒体を提供できるも
のである。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、加熱不動態
化皮膜を有する金属基材は板厚が０．１ｍｍ程度の薄板
のステンレス鋼によるエキスパンドメタルとし、この開
孔部分をガスが通過する。エキスパンドメタルは種々の
形態に屈折した触媒を対抗する２面を開口とする状態に
断熱材を装着して触媒体を包囲することから、ガスを触
媒体外に漏洩することなくガス通過時には触媒体への接
触と拡散の繰り返しが確実に行えることになるため完全
な浄化を可能にする。

【００１３】また、板厚が０．１ｍｍ程度の薄板により
エキスパンドメタルとして触媒の基材とすることから、
熱容量は従来のセラミックハニカム基材に比較して同容
積比で１／３以下にできる。従って浄化性能を発揮する
に必要な温度域に迅速な昇温が可能になる。

【００１４】また、従来のハニカム状の基材ではシェル
が独立した隔壁で形成されているため、濃度の濃いガス
は隣接するシェル間で拡散できず未浄化の状態で放出さ
れるものであったが、本発明の触媒体製造方法によれば
触媒層を高濃度のガスが通過する時、浄化とガスの拡散
混合均等化が繰り返し行われることから浄化性能の格段
の向上が可能となる。

【００１５】金属基材は耐熱ステンレス鋼を使用する場
合、もともと１０００℃〜１１００℃または１０５０℃
〜１１５０℃の希薄な酸化雰囲気中で焼鈍することによ
り、加熱不動態酸化被膜を形成するので、触媒能力が喪
失する温度が５００℃である従来の酸化マンガンによる
触媒に比較して、基材が１１５０℃程度まで使用を制限
されることはない。

【００１６】請求項４記載の発明は、金属基材はステン
レス鋼とし、ＣｒとＭｏの重量含有率の合計が組成式
（Ｃｒ＋４Ｍｏ）において２５重量％以上であるものと
し、耐食性の大変高い基材を有する触媒体を提供するこ
とができる。

【００１７】また、請求項５記載の発明は、少なくとも
セリウムとアルミニウムとを含有する焼結酸化物とコロ
イド状アルミナもしくはコロイド状シリカとの混合水分
散スラリーを加熱不動態化皮膜を有する金属基材上に塗
布し、乾燥焼成後に貴金属硝酸塩水溶液を塗布含浸し、
その後乾燥焼成することを特徴とする触媒体の製造方法
としているので、３００〜１０００℃の温度範囲で浄化
能力に優れた状態を長期間変化することなく維持するた
めに活性の高い触媒層を形成し、且つ加熱不動態化皮膜
を有する金属基材への強固な密着性を持たせるためアン
ダーコートは、少なくともセリウムとアルミニウムとを
含有する焼結酸化物とコロイド状アルミナもしくはコト
イド状シリカとの混合水分散スラリーを塗布し、乾燥焼
結後にジニトロジアンミン貴金属硝酸塩水溶液を塗布含
浸し、その後乾燥焼成することで触媒体を形成させるこ
とになる。

【００１８】従って、熱容量が小さく、短時間で浄化性
能の発揮できる温度域に昇温でき、更にガスの通過に対
して触媒との接触による浄化と拡散が繰り返し発生させ
ることができるため従来に見られない浄化能力を発揮す
るものとなる。この触媒体の特質として、アンダーコー
トの焼結酸化物の成分としてセリウムを使用することで
従来の酸化マンガン触媒で転化不良のために発生してい
たホルムアルデヒドを全く発生することなく完全に無臭
の状態に浄化する能力を見いだし、この効果を持たせて
いる。

【００１９】また、請求項６記載の発明は、少なくとも
バリウムとセリウムとアルミニウムとを含有する焼結酸
化物とコロイド状アルミナもしくはコロイド状シリカと
の混合水分散スラリーを加熱不動態化皮膜を有する金属
基材に塗布し、乾燥焼成後に貴金属硝酸塩水溶液を塗布
含浸し、その後乾燥焼成することを特徴とする触媒体の
製造方法としているので、極めて表層部分に貴金属の密
度の高い触媒体を形成させることができる。従って従来
に見られない浄化能力を発揮するものとなる。この触媒
体の特質としてアンダーコートの焼結酸化物の成分とし
てバリウムを使用することで従来の酸化マンガン触媒で
転化不良のために発生していた酢酸臭気を全く発生する
ことなく完全に無臭の状態に浄化する能力を有する触媒
体を製造方法を提供することができる。

【００２０】請求項７記載の発明は、貴金属硝酸塩の水
溶液は、白金ジニトロジアンミン硝酸溶液とパラジウム
ジニトロジアンミン硝酸溶液の少なくともいずれか一方
を含むことを特徴とすることにより、触媒体表層部分に
高密度の触媒を形成する方法としているので、浄化すべ
きガスに含まれる水蒸気に影響されることなく、且つ３
００〜１０００℃の温度範囲で高活性を示す触媒体の製
造方法を提供することができる。

【００２１】請求項８記載の発明は、加熱不動態化皮膜
を有する金属基材は、少なくとも雰囲気中の酸素が０．
０５〜０．２容積％含有するガス中で加熱焼鈍処理した
ものである。この加熱焼鈍処理により大きく三つの効果
が得られた。まず、第１の効果は、黒色状メッキ様の凹
凸のある酸化不動態被膜が形成されることにより、アン
ダーコートの塗布焼成時にこの成分であるセリウム・酸
化アルミニウム複合酸化物、あるいはバリウム・セリウ
ム・酸化アルミニウム複合酸化物と金属基材との相互密
着が投錨効果により強固になる。

【００２２】第２の効果は、この酸化不動態は平均膜厚
が３〜４μｍのクロム酸化物被膜なので、耐食性が高
く、触媒体を通過する酸、アルカリ成分や、食塩あるい
は硫黄化合物などの腐食性化合物に対しても金属基材が
損なうことなく耐食性の高い基材を提供できる。

【００２３】第３の効果は、焼鈍効果であり、ステンレ
ス鋼のエキスパンドメタル加工における加工硬化を焼鈍
することができる。

【００２４】請求項９記載の発明は、金属基材の表面を
脱脂洗浄する洗浄工程と、金属基材の表面から水分を除
去する水分除去工程と、窒素ガスを８２〜８６容積％、
水素ガスを２〜４容積％、一酸化炭素ガスを２〜４容積
％、二酸化炭素ガスを９〜１１容積％および酸素ガスを
０.０５〜０.２容積％を含有する混合ガス雰囲気中にお
いて、１０００℃〜１１００℃の温度範囲で熱処理を行
う熱処理工程とを有する触媒体の製造方法としたもので
ある。

【００２５】当焼鈍処理により、黒色状メッキ様の凹凸
のある加熱不動態皮膜が形成され、アンダーコートの塗
布焼成時にこの成分であるセリウム・酸化アルミニウム
複合酸化物或いはバリウム・セリウム・酸化アルミニウ
ム複合酸化物との相互密着が発生するため、金属基材上
にアンダーコートが強固に密着保持し続ける形態を可能
にし、さらに基材上に形成させた加熱不動態化皮膜が耐
食性を発揮する触媒体を製造することができる。

【００２６】また、該ステンレス鋼のエキスパンド加工
における加工硬化を焼鈍することができる。これは、都
市ガスを雰囲気ガス原料とした発熱型雰囲気ガス発生装
置（ＤＸガス装置）によって実施することができる。

【００２７】請求項１０記載の発明は、加熱不動態化皮
膜を有する金属基材の表面を脱脂洗浄する洗浄工程と、
金属基材の表面から水分を除去する水分除去工程と、窒
素ガスを４０〜５０容積％、水素ガスを１３〜１９容積
％、一酸化炭素ガスを１３〜１９容積％、二酸化炭素ガ
スを２０〜２４容積％および酸素ガスを０.５〜１.５容
積％を含有する混合ガス雰囲気中において、１０５０℃
〜１１５０℃の温度範囲で熱処理を行う熱処理工程とを
有する触媒体の製造方法としたものである。

【００２８】当焼鈍処理により、請求項８ないし９で記
載した酸化不動態被膜とほぼ同様な被膜が形成される。
また、走査型電子顕微鏡とオージェ電子分光法により、
表面の凹凸状態がほぼ同じ形態であることと、酸化不動
態被膜の膜厚が、３〜４μｍであることと、その元素組
成がクロム酸化物であることを分析結果より確認してい
る。

【００２９】すなわち、黒色状メッキ様の凹凸のある加
熱不動態皮膜が形成され、アンダーコートの塗布焼成時
にこの成分であるセリウム・酸化アルミニウム複合酸化
物或いはバリウム・セリウム・酸化アルミニウム複合酸
化物との相互密着が発生するため、金属基材上にアンダ
ーコートが強固に密着保持し続ける形態を可能にし、さ
らに基材上に形成させた加熱不動態化皮膜が耐食性を発
揮する触媒体を製造することができる。

【００３０】また、エキスパンドメタル加工の加工硬化
も十分に焼鈍されていた。これは、プロパンガスと二酸
化炭素ガスと空気を原料とした吸熱型連続熱処理炉（Ｒ
Ｘガス装置）によって実施することができる。

【００３１】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について、図１を参
照しながら説明する。図１において１は耐食性ステンレ
ス鋼ＮＡＲ−ＦＣ−４（２２Ｃｒ−２Ｍｏ；住友金属工
業製）による幅２００ｍｍのエキスパンドメタル（通称
ラス網・板厚み０．１ｍｍ、Ｌ目３ｍｍ、Ｓ目１．５ｍ
ｍ）を２０ｍｍの間隔で６回繰り返し屈折したものであ
る。このエキスパンドメタルはフープ状の板をかまぼこ
形の刃で打ち抜くことで順次押し広げられ網目状の構造
が得られる。これを図１（ａ）の形状に屈折加工して切
断する。次にＤＸ処理またはＲＸ処理を行うことで不動
態化皮膜を基材表面に形成させる。

【００３２】まず、ＤＸ処理は、都市ガスと空気を理論
空気比以下で燃焼させ、燃焼排ガス中の水分を除湿した
後、１０５０℃の電気炉中に充満させこの雰囲気下で、
加熱焼鈍処理をするものである（雰囲気ガス発生は大阪
ガス株式会社製の装置を使用）。

【００３３】一方、ＲＸ処理は、プロパンガスと二酸化
炭素と空気を１対３.５対１０の容積比で混合させたガ
スを加熱した触媒中を通過させて酸化させた後、１１０
０℃の電気炉中に充満させこの雰囲気下で、加熱焼鈍処
理をするものである（有限会社ケーアイーエス製の装置
を使用）。

【００３４】ＤＸ処理またはＲＸ処理を施した基材全体
に後述するアンダーコートスラリーを３．５ｇ塗布した
後、１３０℃×２０分乾燥、６００℃×２０分焼成し、
アンダーコート層を形成した。次に、４．５重量％のジ
ニトロジアンミン白金硝酸水溶液と４．５重量％のジニ
トロジアンミンパラジウム硝酸水溶液とを１／２の比で
混合し４．４ｇ（貴金属重量として１．０ｇ／基材１リ
ットル）塗布した。

【００３５】その後、１３０℃×２０分乾燥、６００℃
×２０分焼成し触媒体２を作製した。さらに、図１
（ｂ）に示すように、向かい合う２面が開口となるよう
にセラミックウール断熱材３を巻き付け触媒体ブロック
を構成した。

【００３６】次に、アンダーコートスラリーの調製につ
いて詳述する。まず、焼結酸化物Ａは、次のようにして
調製した。水酸化アルミニウムを７２０重量部、硝酸セ
リウム・６水和物を２１７重量部、炭酸バリウムを３
８重量部、イオン交換水を１５２０重量部として混合後
１００℃で乾燥、連続して１０００℃にて６０分焼結後
冷却して粉砕し、焼結酸化物Ａを得た。

【００３７】スラリー組成物Ｂは、次のように調製し
た。前記焼結酸化物Ａを４００重量部、硝酸アルミニウ
ム９水和物を５０重量部、コロイド状アルミナを８０重
量部、イオン交換水を４６０重量部に分散を促進するた
めに微量の表面活性剤を添加した。これを２リットルボ
ールミルで５時間粉砕してＢ型回転粘度計（東京計器社
製）で測定したところ、粘度１０５ＣＰ／２５℃、平均
粒度分布４．１ミクロン（島津製作所製粒子径測定装
置）のアンダーコートスラリーを得た。この製造フロー
チャートを図２に示す。

【００３８】このようにして作製した本発明の触媒体の
断面構成を模式図で図３に示した。この図において、５
はエキスパンドメタル基材、５ａは加熱不動態化皮膜、
６はアンダーコート層、７は貴金属触媒層である。

【００３９】また、エキスパンドメタルを種々の形状に
屈折した触媒を対抗する２面を開口としたセラミックウ
ール断熱材を枠として図１（ｂ）に示すような触媒体ブ
ロックを製造できることから、実用時ガスの触媒体から
の漏洩が防げ、良好な浄化状態を得ることができる。

【００４０】以下、本触媒体の浄化性能測定装置を図４
に示した測定装置を参照して説明する。１０はガス発生
器の本体（空気ベースの１％プロパンガスボンベまたは
フイッシュロースタ（松下電器産業社製ＲＴ−５５０）
とから構成）、１１は本発明の触媒体、１３セラミック
ウール断熱材、９はガス発生器からの導入管、１２は触
媒体加熱ヒータ、１３は浄化ガスの排出口を備えた触媒
体保持ガイドである。

【００４１】次に、この動作を説明する。図４において
測定用ガス８のプロパンガスボンベより空気ベースのプ
ロパン１容量％ガスを空間スピード（ＳＶ値）１５００
０／ｈｒ（触媒の体積に対する１ｈｒ当りのガス流量負
荷）とし、ガス発生器の本体１０から流入するガスをガ
イド９に配置しているヒータ１２により加熱した触媒体
１１に導入する。触媒体１１の温度は２００〜１０００
℃の間変化させて浄化の状態を排出口１４より流出する
ガスについて、図に示していない炭化水素濃度測定装置
（島津製作所製ＭＨＣ−２）により測定した。触媒体１
１により浄化して排出するガス中の酢酸とホルムアルデ
ヒドの濃度を北川式ガス検知管により測定した。

【００４２】これと同様にして、ガス発生器１０をフィ
ッシュロースタに変えてさんま３匹を２０分間調理し、
発生する煙の浄化の状態を測定した。比較品として作製
したセラミックペーパーハニカム（シェル数・３００個
／平方インチ）を基材とし、二酸化マンガンを触媒種と
した触媒体により、上記と同様にして浄化性能を測定し
た。また、両触媒を６００℃×５００時間保持した後、
上記と同様にして浄化性能を測定しこれらの結果を（表
１）に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】（表１）に示しているように、初期の状態
は比較品に対して本実施の形態の触媒体はプロパンガス
浄化性能、さんま３匹を調理した時の浄化性能及び煙の
排出状態から明らかなように本発明品が優れている。ま
た６００℃にて５００時間連続保持後の性能も明らかに
本実施例が優れている。魚のかす漬けや調理酒、本みり
んの使用を想定した１５重量％のエチルアルコール３０
ｇの浄化による酢酸とホルムアルデヒドの排出状態を試
験した結果も（表１）に併記した。この結果からも明ら
かに本発明品が優れており、特に酢酸の浄化能力に優れ
ている結果を示している。

【００４５】なお、触媒の重量は実施例１の触媒体が２
０ｇ（容積２００ｃｃ）、比較品が８５ｇ（容積２００
ｃｃ）であり、基材はそれぞれ金属とセラミックの熱伝
導率の違いによるため、上記に示すフイッシュロースタ
ーに装着した場合の通電開始からの触媒体の昇温時間は
４００℃到達時点でそれぞれ５分と１３分であり、本発
明品の昇温立ち上がり速度が速いことを示している。

【００４６】本実施例に示したアンダーコート用材料と
して、コロイド状シリカを使用してもこれと同等の密着
強度及び浄化性能を発揮するものである。また触媒の折
り曲げ方法として本実施例に示した以外に同等の性能を
発揮する形状として図５に示すものが有効である。

【００４７】（実施例２）触媒体の製造工程については
概略は同じであるが、アンダーコートスラリーの調製方
法のみ異なっているので、以下にこの調製方法を詳述す
る。

【００４８】アンダーコートスラリーは以下のようにし
て調製した。すなわち、水酸化アルミニウムを９４０重
量部、硝酸セリウム・６水和物を３４８重量部、イオン
交換水を１９２０重量部とし、混合後１００℃で乾燥、
連続して９００℃にて６０分焼結後冷却して粉砕し、焼
結酸化物Ｂを得た。

【００４９】さらに、前記焼結酸化物Ｂを４００重量
部、硝酸アルミニウム９水和物を５０重量部、コロイド
状アルミナを１２０重量部、イオン交換水を４８０重量
部に分散を促進するために微量の表面活性剤を添加し
た。

【００５０】これを２リットルボールミルで５時間粉砕
してＢ型回転粘度計（東京計器社製）で測定したとこ
ろ、粘度１０５ＣＰ／２５℃、平均粒度分布４．１ミク
ロン（島津製作所製粒子径測定装置）のアンダーコート
スラリーを得た。この製造フローチャートを図６に示
す。

【００５１】このようにして得られた触媒体は、実施例
１で得られる触媒体に比べて、２００〜１０００℃の温
度範囲において、プロパンガス浄化性能、さんま３匹調
理後の浄化性能、煙の排出は同等の性能を示すものであ
るが、１５重量％エタノール水溶液の浄化性能は酢酸５
ｐｐｍ、ホルムアルデヒド検出なしの結果を示した。従
って、ホルムアルデヒドの浄化に特異性を示す触媒体を
持たらすものである。

【００５２】（実施例３）次に、混合ガス雰囲気中にお
いて、熱処理を行う熱処理工程について詳述する。前記
混合ガスの組成が不活性ガスとして、窒素が８０〜８８
容積％、水素ガスが１〜５容積％、一酸化炭素ガスが１
〜５容積％、二酸化炭素ガスが５〜１５容積％、酸素ガ
スが０．０５〜０．２容積％であり、熱処理温度を１０
００℃〜１１００℃としたものについて、熱処理後の金
属基材の表面組成をＸ線マイクロアナライザーで測定し
たところ、表面にはＣｒと酸素が偏析していることが確
かめられた。

【００５３】また、断面方向からＣｒと酸素の表面偏析
層を走査電子顕微鏡を用いて観察したところ、およそ３
μｍの膜厚を有しているものである。また第２の処理条
件、雰囲気ガスの組成が、不活性ガスとして、窒素が４
１〜４９容積％、水素ガスが１４〜１８容積％、一酸化
炭素ガスが１４〜１８容積％、二酸化炭素ガスが１７〜
２７容積％、酸素ガスが０．５０〜１．５０容積％であ
り、熱処理温度を１０５０℃〜１１５０℃としたものに
ついても、同様な分析結果を得ているものである。

【００５４】この方法が効果的な理由は、第１に雰囲気
中に水素ガス・一酸化炭素ガス・二酸化炭素ガスが適量
含有されていることである。すなわち、これらのガス
は、表面に耐食性有害な鉄酸化物が形成されないような
還元効果を有しているが、クロム酸化物に対する還元作
用は有していないものである。

【００５５】第２に、水素ガス・一酸化炭素ガス・二酸
化炭素ガスが存在し、かつ少量で適量の酸素ガスが含有
されていることである。このため、酸化反応と還元反応
とが適正に平衡して行われ、フェライト系ステンレス鋼
の表面に優先的にＣｒ酸化物不動態皮膜が形成されるも
のである。

【００５６】また第３に、雰囲気ガスの組成条件と熱処
理温度とが適正に組み合わされていることである。つま
り上記第１の熱処理条件では、不活性ガスとして窒素を
８０〜８８容積％、水素ガスを１〜５容積％、一酸化炭
素ガスを１〜５容積％、二酸化炭素ガスを５〜１５容積
％および酸素ガスを０.０５〜０.２容積％の混合雰囲気
ガスから構成し、１０００℃〜１１００℃の温度で熱処
理するのに対して、第２の熱処理条件では、不活性ガス
として窒素を４１〜４９容積％、水素ガスを１４〜１８
容積％、一酸化炭素ガスを１４〜１８容積％、二酸化炭
素ガスを１７〜２７容積％および酸素ガスを０.５０〜
１.５０容積％から構成し、１０５０℃〜１１５０℃の
温度で熱処理しているものである。

【００５７】この第２の熱処理条件では、不活性ガスの
濃度は低くなるが、その分、鉄酸化物の還元効果がある
水素ガス・一酸化炭素ガス・二酸化炭素ガスの濃度を高
めているため、第１の熱処理条件に対して多少酸素ガス
の濃度を高め、やや高温側で熱処理を行っているため、
同様にＣｒ酸化物不動態皮膜が形成されると考えられ
る。

【００５８】なお前記第１の熱処理は、ガス雰囲気を調
整した電気炉のバッチ処理でも、都市ガスを雰囲気ガス
原料とした発熱型雰囲気ガス発生装置（ＤＸ装置）でも
実現可能である。また前記第２の熱処理条件について
は、同じくガス雰囲気を調整した電気炉のバッチ処理で
も、ＬＰＧと二酸化炭素と空気とを雰囲気ガス原料とし
た吸熱型ガス発生装置（ＲＸ装置）でも実現可能であ
る。

【００５９】なお、上記各実施例では、フェライト系ス
テンレス鋼ＮＡＲ−ＦＣ−４（２２Ｃｒ−２Ｍｏ；住友
金属工業製）を金属基材に用いたが、この焼鈍条件で
は、ＣｒとＭｏの重量含有率の合計が組成式、（Ｃｒ＋
４Ｍｏ）において、２５重量％以上であるステンレス
鋼、例えば、ＳＵＳ４４４（１９Ｃｒ−２Ｍｏ）や、Ｓ
ＵＳＸＭ２７（２６Ｃｒ−１Ｍｏ）などのフェライト系
ステンレス鋼や、ＳＵＳ３１６（１８Ｃｒ−１２Ｎｉ−
２．５Ｍｏ）などのオーステナイト系ステンレス鋼でも
有効であった。

【００６０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、活性の高
い触媒層を形成し、且つ加熱不動体化皮膜を有する金属
基材に強固な密着性を持たせる少なくともセリウムとア
ルミニウムとの焼結酸化物によるアンダーコート層とア
ンダーコート層の上に設けられた貴金属触媒層を有して
いるので、従来に比べて触媒浄化能力と耐久性に優れた
触媒体を提供できるものである。また、ホルムアルデヒ
ドの浄化性能に優れている触媒体を提供できる。

【００６１】請求項２記載の発明によれば、活性の高い
触媒層を形成し、且つ加熱不動体性を持たせる少なくと
もバリウムとセリウムとアルミニウムとの焼結酸化物に
よるアンダーコート層とアンダーコート層の上に設けら
れた貴金属触媒層を有しているので、従来に比較して触
媒浄化能力と耐久性に優れた触媒体であり、また、ホル
ムアルデヒドはもちろんのこと特に酢酸の浄化性能に優
れている触媒体を提供できる。

【００６２】請求項３記載の発明によれば、加熱不動体
化皮膜を有するステンレス鋼によるエキスパンドメタル
を基材として触媒体とすることで、ガス通過時の触媒と
の接触分解と拡散の繰り返しにより優れた浄化能力を発
揮する。また、触媒体の昇温もすばやく、従来に比べて
即熱できる触媒の提供ができる。

【００６３】請求項４記載の発明によれば、耐食性の大
変高い基材を有する触媒体を提供することができる。

【００６４】請求項５記載の発明によれば、少なくとも
セリウムとアルミニウムとの焼結酸化物とコロイド状ア
ルミナもしくはコロイド状シリカとの混合水分散スラリ
ーを加熱不動態化皮膜を有する金属基材上に塗布し、乾
燥焼成後にジニトロジアンミン貴金属硝酸塩水溶液を塗
布含浸し乾燥焼成して触媒体を製造することで、熱容量
が小さく短時間で浄化性能の発揮できる温度域に昇温で
きるので、昇温時に立ち上がりの良い触媒体を得ること
ができる。

【００６５】また、触媒体は表面部分に貴金属濃度の高
い状態で製造されることから従来に比べて触媒の浄化能
力と耐久性に優れた触媒体を提供できるものである。ま
た、ホルムアルデヒドの浄化性能に優れている触媒体の
製造方法が提供できる。

【００６６】請求項６記載の発明によれば、少なくとも
バリウムとセリウムとアルミニウムとの焼結酸化物とコ
ロイド状アルミナもしくはコロイド状シリカとの混合水
分散スラリーを加熱不動体化皮膜を有する金属基材上に
塗布し、乾燥焼成後にジニトロジアンミン貴金属硝酸水
溶液を塗布後乾燥焼成して触媒体を製造することで、触
媒体の表面層に高濃度の貴金属触媒層を形成できるの
で、従来に比較して触媒浄化能力と耐久性に優れ、ホル
ムアルデヒドはもちろんのこと特に酢酸の浄化性能に優
れている触媒体が提供できる。

【００６７】請求項７記載の発明によれば、貴金属硝酸
塩の水溶液は、白金ジニトロジアンミン硝酸溶液とパラ
ジウムジニトロジアンミン硝酸溶液の少なくともいずれ
か一方を含む水溶液により触媒体を製造するので、触媒
体の表面層に高濃度の貴金属触媒層を形成できるので、
ガス中に含まれる水蒸気にほとんど影響されることな
く、３００〜１０００℃の温度範囲で高活性を確保でき
る触媒体の製造方法が提供できる。

【００６８】請求項８記載の発明によれば、基材と触媒
層が強固に密着し、耐食性に優れかつエキスパンドメタ
ルの加工硬化が十分焼鈍された触媒体の製造を可能にす
る。

【００６９】請求項９および１０記載の発明によれば、
最表面にクロム酸化物からなる層を有する酸化不動態皮
膜を形成して焼鈍処理して金属基材を製造することか
ら、基材と触媒層が強固に密着し、耐食性に優れかつエ
キスパンドメタルの加工硬化が十分焼鈍された触媒体の
製造を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の触媒体の一実施例における基
材の構成を示す斜視図（ｂ）同触媒体における触媒体ブロックの構成を示す
斜視図

【図２】本発明の実施例１における触媒体の製造方法を
示すフローチャート

【図３】本発明の触媒体の構成を示す断面図

【図４】本発明の触媒体の性能を測定する浄化性能測定
装置の構成を示す断面図

【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の触媒体における他の
基材の形状を示す斜視図

【図６】本発明の実施例２における触媒体の製造方法を
示すフローチャート

【符号の説明】

５金属基材５ａ加熱不動態化皮膜６アンダーコート層７触媒層

フロントページの続き (72)発明者徳満修三大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者松尾博大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者木本憲志大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱不動態化皮膜を有する金属基材の上
に設けられ、少なくともセリウムとアルミニウムとを含
有する焼結酸化物によるアンダーコート層と、アンダー
コート層の上に設けられた貴金属触媒層とを有する触媒
体。
【請求項２】加熱不動態化皮膜を有する金属基材の上
に設けられ、少なくともバリウムとセリウムとアルミニ
ウムとを含有する焼結酸化物によるアンダーコート層
と、アンダーコート層の上に設けられた貴金属触媒層と
を有する触媒体。
【請求項３】加熱不動態化皮膜を有する金属基材は、
ステンレス鋼によるエキスパンドメタルである請求項１
または２記載の触媒体。
【請求項４】金属基材はステンレス鋼とし、ＣｒとＭ
ｏの重量含有率の合計が組成式（Ｃｒ＋４Ｍｏ）におい
て２５重量％以上である請求項１または２に記載の触媒
体。
【請求項５】少なくともセリウムとアルミニウムとを
含有する焼結酸化物とコロイド状アルミナもしくはコロ
イド状シリカとの混合水分散スラリーを加熱不動態化皮
膜を有する金属基材上に塗布し、乾燥焼成後に貴金属硝
酸塩水溶液を塗布含浸し、その後乾燥焼成することを特
徴とする触媒体の製造方法。
【請求項６】少なくともバリウムとセリウムとアルミ
ニウムとを含有する焼結酸化物とコロイド状アルミナも
しくはコロイド状シリカとの混合水分散スラリーを加熱
不動態化皮膜を有する金属基材に塗布し、乾燥焼成後に
貴金属硝酸塩水溶液を塗布含浸し、その後乾燥焼成する
ことを特徴とする触媒体の製造方法。
【請求項７】貴金属硝酸塩の水溶液は、白金ジニトロ
ジアンミン硝酸溶液とパラジウムジニトロジアンミン硝
酸溶液の少なくともいずれか一方を含むことを特徴とす
る請求項５または６記載の触媒体の製造方法。
【請求項８】金属基材は、少なくとも雰囲気中の酸素
が０．０５〜０．２容積％含有するガス中で加熱焼鈍処
理したものである請求項５〜７のいずれか１項記載の触
媒体の製造方法。
【請求項９】金属基材の表面を脱脂洗浄する洗浄工程
と、金属基材の表面から水分を除去する水分除去工程
と、窒素ガスを８２〜８６容積％、水素ガスを２〜４容
積％、一酸化炭素ガスを２〜４容積％、二酸化炭素ガス
を９〜１１容積％および酸素ガスを０.０５〜０.２容積
％を含有する混合ガス雰囲気中において、１０００℃〜
１１００℃の温度範囲で熱処理を行う熱処理工程とを有
する触媒体の製造方法。
【請求項１０】金属基材の表面を脱脂洗浄する洗浄工
程と、金属基材の表面から水分を除去する水分除去工程
と、窒素ガスを４０〜５０容積％、水素ガスを１３〜１
９容積％、一酸化炭素ガスを１３〜１９容積％、二酸化
炭素ガスを２０〜２４容積％および酸素ガスを０.５〜
１.５容積％を含有する混合ガス雰囲気中において、１
０５０℃〜１１５０℃の温度範囲で熱処理を行う熱処理
工程とを有する触媒体の製造方法。