JPS5830333A - 触媒担体の高温焼成アルミナ皮膜コ−テイング法 - Google Patents

触媒担体の高温焼成アルミナ皮膜コ−テイング法

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JPS5830333A
JPS5830333A JP56116174A JP11617481A JPS5830333A JP S5830333 A JPS5830333 A JP S5830333A JP 56116174 A JP56116174 A JP 56116174A JP 11617481 A JP11617481 A JP 11617481A JP S5830333 A JPS5830333 A JP S5830333A
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JP
Japan
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alumina
carrier
temperature
catalyst
slurry
Prior art date
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Pending
Application number
JP56116174A
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English (en)
Inventor
Shigenori Sakurai
桜井 茂徳
Yoshihiro Suzuki
鈴木 喜博
Shoji Saruhashi
猿橋 尚二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KIYATARAA KOGYO KK
Toyota Motor Corp
Original Assignee
KIYATARAA KOGYO KK
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、触媒担体の高温焼成アルミナ皮膜コーティン
グ法に関する。更に詳しくは、高温焼成アルミナの薄い
皮膜を、触媒担体表面に強固に付着する方法に関する。
高温焼成アルミナ皮膜を触媒担体、例えばガス不透過性
のセラミック担体表面にコーティングさせ、これを触媒
基材として用いることは公知である。従来より知られて
いるアルミナ皮膜のコーティング法は、先ず活性アルミ
ナを、例−アルミナに相変化する温度、ずなわら100
0℃以上で担体衣m1の皮膜を焼成し、得られた触媒基
材に、白金、ロジウム、tlJウム等の触媒活性金St
担持せしめることからなり、このような方法で得られた
触媒が自動車の排ガス浄化に好適であることが米、、(
特許第4172047 ルじに記載されている。
前記の活性アルミナを触媒担体に〕−ティングする方法
としては、具体的には例えば■硝酸アルミニウム寺のア
ルミニウム塩の濃溶液を用イル  ■ベーマイトを無機
酸で溶解したスラリーを用いる、■活性アルミナ、アル
ミナゾル、無機酸からなるスラリーを用いる、等により
行われていた。
しかしながら、上記従来法による触蝋担体のアルミナ皮
膜コーティング方法は、触媒とアルミナ皮膜との密着性
が悲いという欠点を有している。排ガス浄化用触媒は、
その使用目的上長期間高温の排ガス流中に曝され、自動
車の振動等にも影響されるものである。従って、反応ガ
ス流、振動等によりコーティングされたアルミナ皮膜が
触媒担体から容易に吹き飛ばされないよう、アルミナ皮
膜の担体に対する付着をなるべく強固なものとする必要
があり、この付着強度の大小は触媒の性能をも左右する
といってよいほど重要な要素である。ところが、従来法
によれば、活性アルミナを触媒表面にコーティングした
のち、10001: 以上の高温で焼成して、α−アル
ミナ皮膜としているため、焼成時のアルミナの相変化に
よる熱収縮のために無数のヒビ割れが生じ、アルミナ皮
膜の担体に対する付着性が弱いという問題があった。従
って、従来法で得られた高温焼成アルミナ皮膜を有する
触媒を長期間使用すると、アルミナ皮膜の刺部が生じ、
耐久性に劣るばかりでなく、剥離したアルミナ微粉末で
触媒容器や排気管系が目づまりを起こすこともしばしば
あり、大きな問題であつた。
また、焼成温度を1 fl O0℃以上の?:671!
にするため、炉の材質、および形状に制限があり、」二
た、昇温、冷却時間を含めてアルミナをコーティングし
た担体の投入、取り出しに相当の時間がかかる等、量産
化および設備コスト冶の製造上の問題点も多くある。
本発明は、従来方法の有する」二連の欠点を11f1ン
肖するためのもので、アルミナゾルと+’r−471!
 151 J&したアルミナ粉末とからなるアルミナス
ラリーを調製し、−のアルミナスラリーを触媒にコーテ
ィングし、焼成することにより、従来よりはるかに低い
温度で焼成を行うことができ、しかも得られたアルミナ
皮膜の1u体に対する付着強度がきわめて良好である触
媒担体のアルミナ皮膜コーティング法を提供するもので
ある。
すなわち、本発明触媒抗体のアルミナ皮膜コーティング
法は、酸で安定化したアルミナゾル溶液に高温焼成した
アルミナ粉を加えてアルミナスラリーを調製し、該アル
ミナスラリーに触媒担体を浸漬後、前記触媒担体をぢ1
き上げ、1000℃以下の温度で焼成することからなる
ものである。
以下、本発明方法をさらに詳しく説明する。
以下、%はずべで重量%で表わされる。
本発明で使用される濃度5〜20%のアルミナゾルは、
例えば特公昭45−3658号公報に記載されている方
法によって製造されるような、fJk r形mMt状コ
ロイダ′ルアルミナで、無機酸あるいはイj′機酸によ
って溶解するものである。
無機酸としては、アルミナゾルを溶解するものであれば
何でもよく、例えば硝酸、塩酸等である。有ta酸とし
ては、例えば酢酸、クエン酸等が使用可能である。
酸で溶解して得られたアルミナゾル溶液は、p H五3
〜55の間に調整される。p Hが前記の範囲外では、
ゾル溶液の粘度が高くなり、安定した粘度の溶液が得ら
れず好ましくない。
次に、上記で得られるアルミナゾル溶解液に活性アルミ
ナ微粉末を1000℃以上、好ましくは1050℃〜1
200℃で焼成したアルミナt’r’&粉末を加えで、
含有アルミナ分20〜60%のアルミナスラリーを得る
高温焼成アルミナ微粉末は、常法に従い、活性アルミナ
原料粉を焼成することにJ:り得られる。焼成温度は、
上述のように、1000℃以上好ましくは1050〜1
200℃である。得られた高温焼成アルミナ粉は、相変
化した安定なCχ−アルミナである。この高温焼成アル
ミナ粉は、重垣累積平均径25μ以下のものが好適であ
る。
特に、この高温焼成アルミナ粉は、重量累積粒度分布に
おいて、80%以上が50μ以下の粒径よりなるもので
、100μ以下がはぽ100%であるようなものが良好
な結果を与える。
アルミナスラリーの、?!!!!!!は、常温付近で行
なうのがよい。通常、0℃位になるとアルミナゾルの粘
度が上昇して好ましくなく、また、50℃以上になると
ゾルを溶解している酸が消機酸、例えば酢酸の場合に蒸
発が起こりゾル溶液の安定性が欠けるので好ましくない
。従って、アルミナスリラーの調製は、15〜45℃で
行なうのが良い。また、スラリーの保管も同様に15〜
45℃にて行なうのが良い。
得られるアルミナスラリーのアルミナ含有量は、20〜
65%好ましくは30〜50%である。
スラリー粘度は、アルミナの担体コーテイング量、触媒
担体の物性に依存し、これにより最適粘度を選択する必
要がある。通常、10〜1000cpsの範囲で適宜選
択される。
上記方法で1.! 整されたアルミナスラリーに、触媒
担体を浸漬し、次いで取り出し、余分のアルミナスラリ
ーを空気などで吹き飛ばし、担体表面にアルミナ皮膜の
薄膜を一様に付着せしめた後、室温〜150℃で徐々に
通気しながら乾燥させる。
本発明で使用する触媒担体の材質は広範囲のものから選
択され、例えばガス不透過性の磁器(コージェライト質
、ムライト質)、シリコンカーバイト、ガラス質、含リ
チウムアミノシリケート、金属材料例えば金属リボンや
ワイヤ状材料などを挙げることができる。1担体の形状
は、特に限定されず、ペレット吠、板状、網状など任意
のものが採用できるが、特にモノリス型触媒担体が好ま
しく、とりわけ自動車排ガス浄化用に使用されるハニカ
ム構造のものが効果的である。
触媒担体をアルミナスラリーに浸漬するには、常法に従
い、30〜120秒行なう。スラリ一温度は15〜45
℃とすることが好ましい。
アルミナスラリー含浸後引き」二けた担体を乾燥するに
は、例えば100〜300℃の空気を約180分間程度
吹き付けることにより行なう。
最後に、乾燥したアルミナ皮膜を有する触媒担体を、1
000℃以下、好適には500〜800℃で焼成して薄
膜のアルミナ皮膜を担体上に強固に付着させる。このと
きの焼成は、予め高温焼成したアルミナ皮膜を担体表面
に強固に付着せしめるためのもので、アルミナ皮膜はす
てに相変化しているため、従来法に比べてはるかに低い
温度で行なうことができる。
具体的には、例えば箱型炉を用いて700℃、1時間焼
成する。
担体表面にコーティングされる高温焼成アルミナ皮膜の
厚さは、スラリー粘度、スラリーに浸漬後空気でスラリ
ーを吹き払う時の条件、すなわぢ温度および時間等によ
り適宜調節されるが、好ましくは、20〜100μであ
る。
本発明方法は、特に自動車排ガス浄化用に使用されるハ
ニカム構造の触媒担体に適するものである。すなわち、
従来より活性アルミナをコーティングしたハニカム型担
体を1000℃以上の高温で焼成する場合、その形状上
の制約から通常高温焼成に用いるロータリーキルンが使
用できず、炉の形態としてベルト炉あるいはバッチ炉が
用いられることとなる。いずれにしても1000℃以上
の高温焼成となると炉の材料も限定され、高価な設備と
なる。また、バッチ炉を用いた場合、触媒の量産に対応
するために相当の設置ij +(n積が必要となり好ま
しくない。本発明においては、高温焼成アルミナ粉を用
いてスラリーを調製し、このスラリーに触媒担体を浸漬
し、低温焼成すればよいので、高温焼成アルミナ粉を製
造する場合にロータリーキルンを使用することができ、
しかもその後の担体に付着したアルミナ皮膜焼成面の炉
の形状、材)uには特に限定されない。
上記方法で得られた触媒担体−1〕のr、Ii温焼成ア
ルミナ皮膜は、きわめて強固にJ:L! 体に−(qλ
−iしており、指等によりこすってもアルミナ皮膜はほ
とんど剥#11.ない。このようにして得られた触媒基
材は、ざらに、口金、パラジウム、ロジウム等の貞金目
、またはセリウム、ランタン、鉄、ニッケル、コバルト
、モリブデン匈の希土類ヤ重金属を担持ぜしめ、自動車
排ガスの浄化用触媒として使用される。また、このよう
な触媒は、産業排ガスの浄化にも使用され、きわめて長
期間性能低下のない優れた触媒として使用されうる。
以下、本発明方法をさらに詳し〈実施例を用いて説明す
る。
実施例1〜7 アルミナ含;FH1o%のアルミナゾル500ji4に
、硝酸アルミニウム50y−を加え、攪拌溶解する。さ
らに、第1表の条件で活性アルミナを焼成して五1られ
る高温焼成アルミナ400y′を加え、アルミナスラリ
ーを調製した。高温焼成アルミナの粒径は、重量累積平
均粒径9μであり、50μ以上の粒子は5%以下である
。スラリー中のアルミナ分は、約47%である。このア
ルミナスラリーを、室温下攪拌しつつその粘度がほぼ3
00〜350cpsになったとき、水を吸水さぜたコー
ジェライト質のハニカム担体(5oybφX5fMi、
  、300セル/ 1nch2 、0.3 vn /
セル厚)を60秒間浸漬し、引き上げてスラリー液を切
った。100℃の熱風を担体のセルに通気させながら、
6時間乾燥したのち、600℃×3時間加熱焼成した。
各担体のアルミナコーテイング量を第2表に示す。
第1表 活性アルミナの焼成条件 第2表 アルミナコーティングlit 実施例1〜9 実施例1〜7と同様にしてアルミナゾル溶解液を調製し
、さらに活性アルミナ400y−を加えアルミナスラリ
ーを調製した。活性アルミナの重J」1累積平均粒径は
9μ、50μ以上の粒子は5%以下である。このアルミ
ナスラリーな用い、実施例1と同様にコーティングを実
施した。活性アルミナ含有スラリーをコーティングした
後の4[!体の焼成を第3表に示す条件下に行なった。
また、得られたアルミナ皮膜のコーテイング量を第4表
に示す。
第4表   アルミナコーティングljk試験例 上記各実施例および比較例で+i)られた担体について
、超音波洗浄器を用いて、]:記の試験条件下にアルミ
ナ皮膜の剥離試験を実施した。
■サンプル 実施例および比較例の各担体 ■超音波洗浄器 型 日本電子製  T2O−Lle、型超音波出力  
40’W 発振周波数  40 KI−Iz ■試験方法 超音波洗浄槽に水を入れ、その中に水90ccと前記各
サンプルを入れた100ccのビーカーを設置し、10
分間超音波により洗浄する。
■評 価 サンプルの試験前および試験後の重量差9)を測定する
結果を図に示す。図中、O印は、本発明触媒担体の、・
は比較例触媒担体の剥離量と焼成温度との関係を示す。
図から明らかなように、本発明による高温焼成したアル
ミナ粉をコーティングした担体のアルミナ剥離量は、比
較例、すなわちアルミナコーテイング後に高温焼成した
触媒担体に比べ、同じ焼成温度では約半分量であり、そ
の密着性が非常に優れている。特に、高温(1000℃
以上)焼成したアルミナ粉を担持した本発明担体は、比
較例の600〜800℃の活性アルミナ皮膜(イ) イトシバFT、li 14ち壬す〃→7で九ス−を焼成
した担体とほぼ同等の皮膜密着力を有することが明らか
である。
本発明方法は、上記記載から明らかなように、予め高温
焼成したアルミナ粉末をスラリー状にし、このスラリー
を触媒に111持して焼成するので、焼成温度を100
0℃以丁で行なうことができ、従って、触媒担体上に形
成したアルミナ皮膜が熱収縮を起こすことがないためア
ルミナ皮膜の触媒担体付着力はきわめて強固でかつ剥離
することがない。同時に、触媒担体を高温に加熱するこ
とがないため担体自体の熱劣化を防ぐことができ、触鉱
基材の耐久性が得られる。また、焼成温度を1000℃
以下で1丁な°)ことができるので、炉の杉状や利賀に
制約がなく、設備コスFの低下が計られ、しかも昇温、
冷却に要する時間を短縮できるので製造能率が向上し、
量産化に対応することがIjJ能である。
【図面の簡単な説明】
図は、本発明方法で得られた触媒試料と比較例で得られ
た触媒基材におりる剥離量と焼成温(ト) 特許出願人   トヨタ自動車工業株式会社(ほか1名
) コーチ、ンクイ支 17)焼成ニ星度 (6C)泊°1
左アルミナのメ九瓜温度じC)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 酸等で安定化されたアルミナゾル溶液に高温・焼成した
    アルミナ粉(α−At20g )を加えてアルミナスラ
    リーを調製し、該アルミナスラリーに触媒担体を浸漬袋
    、前記触媒担体を引き上げ、1000℃以下の温度で焼
    成することからなる触媒担体の高温焼成アルミナ皮膜コ
    ーティング法。
JP56116174A 1981-07-24 1981-07-24 触媒担体の高温焼成アルミナ皮膜コ−テイング法 Pending JPS5830333A (ja)

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