JPS59154141A - 内燃機関排気浄化用触媒の製造方法 - Google Patents

内燃機関排気浄化用触媒の製造方法

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JPS59154141A
JPS59154141A JP58028226A JP2822683A JPS59154141A JP S59154141 A JPS59154141 A JP S59154141A JP 58028226 A JP58028226 A JP 58028226A JP 2822683 A JP2822683 A JP 2822683A JP S59154141 A JPS59154141 A JP S59154141A
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catalyst
basic
exhaust gas
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Kazuo Onoe
尾上 和夫
Masayasu Sato
真康 佐藤
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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】 この発明は内燃機関排気浄化用触媒の製造方法に関する
ものであシ、更に詳しくは内燃機関排気中の有害成分、
特に内燃機関から排出される一酸化炭素(CO)、炭化
水素(HC)、象素敵化物(NOx) f同時に敏化あ
るいは還元することによって無害化除去するための内燃
機関排気浄化用一体構造型三元触媒の製造方法に関する
ものである。
多数の通気孔を有する一体構造型基材(以下モノリス基
材という)の表面に活性アルミナ被膜を形成させる方法
についてはl知である。列態のものを主体とするアルミ
ナ粒子をモノリス基材ムを相接してからなる三元触媒は
、リンや亜鉛による触媒の細孔閉塞が起こシやすく現在
の大気汚染防止基準に対応するには不十分である。そこ
で本発明者らは、特願昭56−81928号において、
活性アルミナ、水溶性アルミニウム塩及び少なくとも炭
酸ランタンを含む希土類化合物からなる水性組成物を調
製し、調製した該水性組成物をモノリス基材にコーティ
ングし、次に乾燥、焼成することによシモノリス基材に
希土類元素含有多孔性被膜を形成する方法を提案した。
すなわち本発明者らは希土類元素を含有しかつ多孔性の
被膜をモノリス基材に施こすことによυ、リンや亜鉛に
よるmζ媒の細孔閉塞を抑えることに成功した。しかし
ながら、この場合でも従来の製造技術によシ白金とロジ
ウムを担持した三元触媒では耐久性において満足できる
ものではなかった。
内燃機関の排気の組成は、平衡の各成分の酸化及び接触
還元が水、二酸化炭素及び窒2に生じるような態様でほ
ぼ化学量論的平衡に制御することができる。この化学量
論的平衡に制御するために一般に用いられる手段は、特
にエンジンに入る空気と燃料の比を連続的に調節するこ
と及び/又は触媒よシも上流側で追加的な酸素t″尋入
ることである。
かくして、内燃機関の排気の組成は、比較的過剰の敏化
性化合物を含有する組成(以下IJ−)組成という)か
ら比較的に過剰の一元性化合物を含ゼする組成(以下リ
ッチ組成という)′1で変化し、または、その逆にも変
化する。
この様に三元触媒といえども、必ずしも化学量論的平衡
に制御された内燃機関の排気組成のみにさらされるとは
限らず、リッチ組成文はり一ン組成の排気にもさらされ
る。
白金を主体にして、ロジウムを白金の1/20〜115
址担持してなる三元触媒の欠点は、リーン組成の排気に
さらされた場合600℃以上の温度で急激な活性低下が
生じることである。この原因を調歪したところ、リーン
組成では内燃機関の排気中に過剰に含まれる酸素が、白
金と相互作用をして白金の粒径を著しく増大させ、その
結果触媒の活性点が著しく減少するためということが判
明した。
この様な現象は、担体の外表面に白金を高密度に担持さ
せた触媒はど顕著であシ、逆に担体の外表面から内部に
高分散担持させた触媒はど白金粒径の成長は小さく抑え
られる。しかしながら白金を担体の外表面から内部へと
担持すればするほど有効に働かない白金が増加し、高価
な白金が無駄に使われることになシ、シたがって適当な
白金担持分布が会費である。
この発明はこのような事情に鑑みなされたもので、その
目的は、長期間のすぐれた活性及び著しい耐久性を示す
、内燃機関排気浄化用一体構造型三元触媒を製造する方
法を提供することにおる。
すなわちこの発明の方法は、モノリス基材に、塩基性希
土類酸化物及び/又は塩基性ば化物を含む多孔質な被膜
を施して塩基性担体を形成し、有機酸を添加したジニト
ロジアンミノ白金硝酸酸性溶液および塩化ロジウム水溶
液を用いて該担体に白金およびロジウムを担持すること
を特徴とする。
本発明でいう塩基性とは便宜上金属ば化物を純水中に浸
漬したときにptiメーターで測定される一値が9.0
以上を示す性質を持つことを指す。
以下この発明の詳細な説明する。
まずモノリス基材に塩基性希土類酸化物及び/又は塩基
性酸化物をコーティングするだめのコーティング懸濁液
を調製する。本発明で使用できる塩基性希土類酸化物と
しては、CeO□。
Lu O、Y O、La2O3等であシ、塩基性酸化2
3    23 物としては、MgO、CaO、SrO、BaOr Th
02等であり、単独あるいは複合して用いることができ
る。次にモノリス基材をイオン交換水に浸漬し、引き上
げてセル内にあるイオン交換水を空気流で吹き払う。調
製したコーティング懸濁液をモノリス基材に流しかけた
後、セル内に詰まった宗剰懸濁液に空気を吹きつけて吹
き払う。
次にこのようにして得られた湿潤したモノリス吠けた後
、徐々に冷却して′酸気炉から取シ出す。
上記のコーティング操作を会費に応じてくシかえして行
い、モノリス基材に塩基性希土類酸化物及び/又は塩基
性改化物を含む多孔質の被膜を形成させる。
次にこのモノリス担体を、有機酸を添加したジニトロジ
アンミノ白金硝酸酸性溶液に浸漬してモノリス担体に白
金を担持する0担持方法は、まずジニトロジアンミノ白
金硝tR酸性溶液に有機酸を加え、白金触媒担持液を調
製する。使用上記モノリス担体を白金触媒担持液中に浸
漬し、モノリス担体に白金を担持する。さらにモノリス
担体を白金担持液から引き上げセル内の液滴次にモノリ
ス担体にロジウムを担持する。担持方法は、モノリス担
体を塩化ロジウム水浴液中に浸漬したのち、引き上げて
セル内の液滴を空気流で吹き払ったのち熱風で乾燥する
以上述べた方法で、本発明に係る白金およびロジウムの
担持された内燃機関排気浄化用一体4m m m三元触
媒を製造することができる。
以下この発明の実施&tlについて述べる。
帽ff1tl  1 主としてγ−アルミナとδアルミナから成夛、平均比表
面8¥70〜120 m/9、平均充填密度0.69〜
0.75シ仁の2〜40球のキャタラー工業株式会社製
活性アルミナ11に、硝酸セリウA C6(No、)3
・61(200,5七に/l水溶液350 mlを物を
得た。次にこの仮台酸化物を振動ミルを用いて60分間
粉竹・してCe02u206M合酸化物の粉末を得た。
日産化字工業株式会社製アルミナゾルAs−20011
0gとイオン交換水197.!9’(i)混合した溶液
に、 Ce02At203複−8−酸化物の粉末224
.5.!i’を徐々に〃aえ、次に硝酸アルミニウムA
t(No5)510.4,9.および炭酸ランタy L
a2(co、) a 82Fを/jOえてコーティング
懸ン蜀ン夜を、A製した。次に市販のコーディエライト
質ハニカム担体をあらかじめイオン交換水に浸漬し、引
き上けてセル内にるる水を空気流で吹き払った。ここで
使用した担体は直径30+s+長さ50+n+nの円筒
形で壁厚約0.3闘の正方形のセルが300個/1n2
i貌方向に平行な流#3を有しているものである。この
担体にコーティング懸濁液を流しかけた後セル内に詰ま
った過剰懸濁液を、まず圧カグージ圧0、5 kg/c
m2の圧縮空気で吹き払い、さらに逆方向よシ吹き払っ
て全てのセルに目詰まりがないようにした。コーテイン
グ後の湿潤した担体の流路に30℃の空気を30分通風
して乾燥しさらに250℃に熱した空気を1時間通風し
た後、後徐々に冷却して電気炉から取シ出した。以上の
操作をそれぞれ2度行い担体へのコーテイング量を約5
9/個とし塩基性担体を得た。このコーティング被膜の
比表面積をBET法にょシ測定した結果89 m271
/であった。このコーティング被膜中のランタンをX線
回折にょシ測定した結果酸化ランタンLa 20 sで
あった。このコーティング被膜5gと水7Qmlとを混
合し90分間攪拌放置し続け、次に混合液の−を測定し
た結果9.5であった。
白金842巧シ′lを含有するジニトロジアンミ/ 白
金[Pt(Nf(3)2(No2)2)硝(R酸性m 
液7 o atに無水ピロメリット酸C1゜H2O61
50rn9を加え攪拌し、白金触媒担持液を調製した。
上記塩基性担体全白金触媒担持液中に90分間、溶液を
流動させながら浸漬し、引き上げてセル内の液にロジウ
ム81 m9/l e含有する塩化ロジウム水溶液7o
ILl中に60分間溶液を流動させながら浸漬し引き上
げてセル内の液滴を空気流で吹き払い、150℃の熱風
で乾燥して白金−ロジウム担持の触媒を得た。この触媒
はその全体の重量を基準として0.24重量%の白金と
0.024重址楚のロジウムを含むものであった。
実施例 2 白金s 42 pry/lを含有するジニトロジアンミ
ノ目金〔Pt(NH5)2(NO2)2〕硝酸酸性溶液
70dにりx y W C6H3O,−H2O147m
&を加えた以外は実施例1と同様の方法で触媒を製造し
た。
実施l+I13 白金842 m9/11を含有するジニトロジアンミノ
白金〔Pt(NH3)2(NO2)2〕硝酸酸性浴液7
0m1実施列 4 日産化学工業株式会社製アルミナゾルAs−20621
0Iとイオン交換水56.7Fを混合した溶液に、Ce
02At203複合ば化物の粉末244.5.9を徐々
に加え、次に硝酸アルミニウムAt(No3)310.
4.?および炭酸カルシウムCaCO533,8gを加
えてコーティング懸濁液を調製した以外は実施9111
と同様の方法で触媒を製造した。
実施例 5 日産化学工業株式会社製アルミナゾルAs−20021
09とイオン交換水56.71!を混合した溶液に11
、Ce02At203’fi1合酸化物の粉末244.
!M’を徐々に加え、次に硝酸アルミニウムAt(NO
3)310.4Fおよび炭酸マグネシウムMgco62
8.5gを加えてコーティング懸濁液を調製した以外は
実施例1と同様の方法で触媒を製造した。
実施例 6 日産化学工業株式会社製アルミナゾルAS−20021
0gとイオン交換水56.7&を混合した溶液に、Ce
02At206複合改化物の粉末244.5.Fを徐々
に加え、次に硝酸アルミニウムAt(No6)510.
4.9および炭酸ストロンチウムS rCo 349.
9g全加えてコーティング懸濁液を調製した以外は実施
例1と同様の方法で触媒を製造した。
実施列 7 日産化学玉条株式会社製アルミナゾルAs−2002,
10、!?とイオン交換水56.7&を混合した溶液に
、ceo2ht2o3+i合鷹化物の粉末244.51
:徐々に加え、次に硝ばアルミニウムAt(No6)3
10.4&および炭酸バリウ、A BaCO566,7
&を加えてコーチイングチ1縁濁液を調製した以外は案
繍列1と同様の方法でメ独媒を製造した。
210gとイオン交換水56.7.9′j&:混合した
溶液に、CeO□At203複合酸化物の粉末244.
5Iを徐々に加え、次に硝酸アルミニウムm(No、)
310.4.9を加えてコーティング懸濁液を調製した
以外は実施例1と同様の方法で触媒を製造した。
比411!ヒl12 日産化学工業株式会社製7°ルミナゾルAS−2002
109とイオン交換水56.7&を混合した溶液に、C
eo 2 Al2O5複合酸化物の粉末244.5.!
IJを徐々に加え、次に硝酸アルミニウムht(NO3
)slo、4#を加えてコーティング懸濁液を調製した
以外は実施?!I 2と同様の方法で触媒を製造した0 比較例 3 日成化学工業株式会社製アルミナゾルAs−20021
0&とイオン交換水56.7#に混合した溶液にCe0
2At20.′g合敵化物の粉末244.5.!jk徐
々に加え、次に硝酸アルミニウムAt(NO3)310
.4&を加えてコーティング懸濁液を調製した以外は実
施クリ3と同様の方法で触媒を製造した0 比較例 4 白金84211?/l k含有するジニトロジアンミノ
白金〔Pt(NH3)2(N02)2〕硝酸酸性溶液7
0m1を白金触媒担持液として使用した以外は実施列1
と同様の方法で触媒を製造した。
比較例 5 白金s 421n9/ll ’jr含有するジニトロジ
アンミノ白金(Pt(Nf(3)2(NO□)2〕硝酸
酸性溶液70Mを白金触媒担持液として使用した以外は
実施列4と同様の方法で触媒を製造した。
比戦例 6 白金8421d9/l f含有するジニトロジアンミノ
白金〔Pt(NH3)2(NO□)2〕硝VW性溶液7
0nLlを白金触媒担持液として使用した以外は実施例
5と同様の方法で触媒を製造した。
比J咬しリ  7 白金842ηr9.Q k含有するジニトロジアンミ/
 白金[Pt(NH,)2(NO2)2)硝酸敵性溶液
70Inlを白金担持液として使用した以外は実施例6
と同様の方法で力虫媒を襄遺した。
比較列 8 白金842 m9/73を含■するジニトロジアンミノ
白金[pt(Nf(3)2(NO2)2)硝酸酸性浴液
70dを白金触媒担持液として使用した以外は実施例7
と同様の方法で触媒を製造した。
耐久試験 実施列1〜7及び比較クリ1〜8で得た触媒について自
動車排気を用いて以下の方法によシ排気ガス浄化率を測
定し触媒活性を評価した。
排気流の中心#Uを中心とする同心円上に複数のりアク
タ−を備えたマルチコンバーターに上記触媒を充填した
。エンジンは電子制御燃料噴射装置付きを使用し、その
試験法は望燃比振動法であり、t(C,CO,NOxの
穀筒浄化能を示す理論空燃比A/F (Air−Fue
tRatio) 14.5 k中心に強制的にI Hz
で±1.OA/1”で振動させ、この時の排気ガス中の
HC、Co 、 NOx 3成分の浄化率を測定した。
分析法は、CO,CO2,NOはNDIR法、ICはF
ID、酸素は磁気式タイfを用いた。V決定用いた0な
お、触媒入口ガス温度は380℃、s、v、 (空間連
関)は11 X 1.0’ hr−1であった。
その結果実施レリ1〜7及び比較列1〜8で得たM j
gJ4いずれもほぼ同等な排気ガス浄化率であつf−0 次に実施レリ1〜7及び比較し111〜8で得た触媒に
ついて上記のエンノンを用いて自動車排気により耐久試
験を実施した。試験条件は、触媒入口ガス温度680℃
 S、V−20X10’hr−1、理論空火、:逃比V
″F14.5、耐久試飲時間30時間であって、燃料は
1ガロン中にリン9.03.9及び釦0. (11Fを
含むものを用い、リン被劣促進劣化試tQ’;(であっ
た。この耐久試験条件は、自動車実走行50,000k
mに相当するものである。
次に耐久試験後の触媒を用いて耐久試験前に実施したと
同じ条件下で、排気ガス浄化率を測定し触媒活性を評価
した。
耐久試験後のボ媒についての排気ガス浄化率を下ブ逆に
示す。
(江)Hc、co及びNOxは夫々、炭化水素、−酸化
炭素および窒素酸化物を示す。
表よシこの発明に係る触媒が、従来の方法で製造した触
媒と比較して耐久性において、はるかに優れていること
かわかる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一体構造型塞材に、塩基性希土類酸化物及び/又は塩基
    性酸化物を含む多孔質な被膜を施して塩基性担体を形成
    し、有@酸全添加したジニトロジアンミノ白金硝酸酸性
    溶液および塩化ロジウム水溶液を用いて該担体に白金お
    よびロジウムを担持することを%Eaとする内燃機関排
    気浄化用触媒の製造方法。
JP58028226A 1983-02-22 1983-02-22 内燃機関排気浄化用触媒の製造方法 Granted JPS59154141A (ja)

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