JPS59169535A - 酸化触媒 - Google Patents

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】 ［発明の技術分野］ 本発明は酸化触媒に関し、更に詳しくは比較的高温高風
速下でかつ振動の多い条件において高活性及び長寿命を
有する酸化触媒に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年環境保全の意識が高まるとともに、自動車や大型ボ
イラー等から排出される有害物の除去が緊急の課題とな
っておシ、これら有害ガスを浄化する方法として酸化触
媒によシ完全に酸化分解し無害化する方法が知られてい
る。

従来、このような完全酸化型触媒としては有害ガスを比
較的随意に接触酸化する事のできる白金触媒が主に使用
されている。かかる白金触媒を始めとして、従来の酸化
触媒は金属もしくは金属酸化物を、アルミナ、シリカ等
の担体上に担持させて成型したものが使用されている。

しかしながらこれらの酸化触媒は比較的高温でかつ多量
のガスを処理する高風速下の条件で使用される事が多く
必ずしも満足のいく酸化能が得られる訳ではなかった。

さらに自動車や大型ボイラー等に酸化触媒を設置する場
合は燃焼器の振動の影響を受は触媒が破憶する等の問題
点を１あった１、 ［発明の目的］ 本発明の目的は、約３００〜１０００’Ｏの比較的高い
温度範囲でかつ線速１ｒ１１／／Ｓを越える様な比較的
に高風速下においても高活性及び長寿命を有するととも
に耐振性の高い酸化触媒を提供する事にある。

［発明の概要］ 本発明は孔径１００〜１０００μの孔食を有し、かつ開
孔率が８０チ以上の金属製担体；該担体上に設けられた
ＣｅＪ、ａ、Ｓｒから成る群より選ばれた少なくとも１
種の金属を含有するγ−アルミナの被覆層；及び該γ−
アルミナ被覆層に担持されたｐｔ及び／又は、Ｐｄから
成る酸化触媒であシ、特に前記孔食として電解作用によ
り形成された孔食を用いる事が好ましいというものであ
る。

つまシ本発明に係る酸化触媒は第１図に示す如く、例え
ば電解作用によシ孔食を発生させた金属製担体（１）上
にセリウム（Ｃｅ）　、ランタン（Ｌａ）　、ストロン
チウム（Ｓｒ）の１種以上を添加したγ−アルミナ（γ
−Ａ１２０３　）　（２）を被覆し、さらに白金（Ｐｔ
）やパラジウム（Ｐｄ　）　（３）を相持した構造の酸
化触媒であシ比較的高温で高風速下においても高活性及
び長寿命を有するとともに耐振性が向上するというもの
である。

なお本発明において金属製担体の孔食の孔径を１００〜
１０００μとしたのは、１００μ未満ではＡｌ２Ｏ３コ
ーテイング液の浸入が困難でありアルミナアンカーの強
度も弱い。また１０００μを超えると、金属製担体の強
度が低下する。さらに開孔率を８０％以上としたのは、
８０％未満では圧力損失が大きくなシ高風速下の使用が
困難になる。

以下において本発明の詳細な説明する。

本発明において使用される金属製担体は１０００°Ｃ程
度の高温酸化性雰囲気中においても安定な性質を有する
ものであればいかなるものでもよく、これらの具体例と
しては、インコネルやニクロム等のＮｉ合金やステンレ
ス等のＦｅ合金が挙げられる。

まだ前記担体の形状は開孔率８０％以上を満足すれば、
その形状を問わないがハニカム状が望ましい。

さらにこの金属製担体の孔食は電解作用によシ形成する
事が好ましく、との孔食を起させるには各金属缶々に電
解液を選択する必要がある。またこの孔食が金属製担体
の隔壁を貫通する事は何ら問題ではない。

本発明において使用されるＣｅ＋Ｌａ、Ｓｒ等の金属を
含有するγ−Ｍ２０３層は活性担体としての機能を有す
るものである。なおγ−Ａ１２０３層に添加される前記
金属の配合量は、その総量がγ−Ｍ２０３に対して５〜
３０重量％であることが好ましく、更に好ましくは５〜
２０重量％である。γ−Ａノ２０３層に添加する金属の
量が５重量係未満であると耐熱性の向上が少なく、一方
間重量％を超えると前記金属の酸化物がＡｌ２Ｏ３の粒
界に多量に析出し、γ−Ａ１２０３層の機械的強度が低
下する場合がある。

本発明において使用される貴金属触媒のｐｔ、ｐｄの相
持量は特に限定されないが、触媒全量に対し０．０１〜
１０重量％であることが好ましい。

上記した本発明の酸化触媒は、例えば、次のようにして
製造することができる。

まず、薄板と波板を積層しコルゲート状に成型した担体
材料を電解作用による孔食形成の為に電解液の中に浸漬
し、担体材料を陰極として直流放電すると相体材料の表
面に図１００μの孔食が発生する。これを触媒担体とす
る。

次にγ−Ａ１２０３から成るアルミナコーティング組成
物にＣｅ　、　Ｌａ、　ｓ　ｒから成る群より選ばれた
少なくとも１種の金属を所定量添加する。尚、前記金属
は、例えばその金属塩化物、金属硝酸塩等の金属塩の形
で添加することが好ましい。

次いで、上記組成物を、例えば、ボールミル等を用いて
固形物を粉砕する。このようにして得たコーティング用
液体を、耐熱性担体に流しかける等の操作によシ被覆せ
しめ、常温で充分乾燥した後、例えば、６５０℃で３時
間和焼成する。なお、被覆時にはロータリーポンプ等で
脱泡する事が望ましい７、 この焼成担体を、所定蓋の触媒金属を溶解した溶液に浸
漬し、再び常温で充分乾燥した後、最後に、例えば、水
素算囲気中、５５０℃で３時間程度焼成することによシ
、本発明の触媒を得ることが可能である。

尚、上記触媒金属は、例えば、塩化白金酸、塩化パラジ
ウム等の金属塩を水等に溶解した形で使用することが好
ましい。

本発明の酸化触媒が比較的高い耐熱性と優れた耐振性を
有する理由は明らかでないが、次のように考えることが
できる。

即ち、前記金属をγ−Ａ１２０３層に添加したことによ
逆γ−Ａ１２０３相の結晶粒界が微細化していることが
考えられる。そして、この粒界上に前記添加金属が酸化
物として析出しておシ、これらが貴金属触媒粒子を粒界
上に強く捕捉し、貴金属触媒粒子の熱移動を阻止してい
るために耐熱性が向上したものと考えられる。

また、孔食を有した金属製担体にγ−Ａ７２０３　Ｊ＠
を塗布するとγ−Ｍ２０３が孔食内に充填される事によ
逆γ−Ａ１２０３層が金属製担体に強く接着し耐振性が
向上したものと考えられる。

なお、耐振性が向上したために、γ−Ａ１２ｏ３の塗布
量を減らす事が可能となシ、γ−Ａ７２０３層の厚みが
数１００μ薄くなシハニヵム触媒の開孔率が向上する利
点も生じた。

Ｕ発明の実施例］ 実施例１ 厚さ１００μのステンレス３０４の薄板と、厚さ１００
μピツチ１間のステンレス３０４の波板を交互に重ねて
積層し４００セル／インチ２で開孔率８５％の担体材料
をまず成型する。

次に０．２１　ＮａＣ７＋３０％グルタミン酸ソーダを
含む電解液を調製した後、前記担体材料を前記電解液に
浸漬し、担体材料を陰極、白金電極を陽極として頷Ｖ　
、　Ｉ　Ａ／　ｄｍ２の通電を浴温５°Ｃで３０秒行い
金属製担体を製造した。

前記電解操作により４００μの孔食が発生した。

次に、１５％Ｌａ＋５％Ｃｅを含むアルミナコーティン
グ組成物を謔製した後、前記担体を減圧系に置いてロー
タリーポンプで減圧しながら前記アルミナコーテイング
液を数回流しかけてアルミナ層を塗布した。そして常温
で充分乾燥した後、６５０°Ｃで３時間焼成しＬａ、Ｃ
ｅを含有したγ−Ａ７２０３被覆層を形成した。

一方、水２１に白金及びパラジウムがそれぞれ金属とし
て０．９ｇ存在するように塩化白金酸及び塩化パラジウ
ムを溶解した水溶液を調製した。この水溶液に、前記−
・ニカム状担体を１時間浸漬して、担体に貴金属触媒を
含浸させた。次いで、このハニカム状担体を乾燥した後
、水素雰囲気中において、５５０’Ｏで３時間焼成し、
本発明に係る酸化触媒（４）を得た。

実施例２ 実施例１と同様の手法によシ、アルミナコーティング組
成物に添加する金属塩として硝酸ランタン、硝酸セリウ
ム、硝酸ストロンチウムを使用しその組合せ及び添加量
を変えて表に示すような（Ｉｌｌ）〜（Ｊ）の９種類の
酸化触媒を調製した。

比較例 同時に比較例として電解処理等によシ孔食を形成してい
ない担体を使用して実施例１と同様の手法によシ触媒（
ａ）を調製した。また、電解処理した担体に、金属を添
加していないアルミナコーティング組成物を用いて実施
例１（！：同様の手法によシ触媒（ｂ）を調製した。

実施例３ 上記実施例１及び２で得た１０種類の酸化触媒及び比較
例で得た２種類の燃焼触媒について、それぞれ、流通系
試験装置を用いてその燃焼特性を評価した。

尚、試験条件は、ガス流量；５１．７ｍｍ、燃焼ガス濃
度；メタン（ＣＨ４）　１％、触媒量ＩＱｃｃ及び空間
速度３　Ｘ　１０４ｈｒ−１である。

次いで上記燃焼触媒を、熱処理炉に入れ、１０００°Ｃ
で５０時間の熱処理を施した後、前記と同様の方法で、
それぞれその燃焼特性を評価した。

以上の試験により得られたそれぞれの燃焼触媒の熱処理
前後における燃焼特性の比を、触媒活性保持率として計
算した。それらの結果を、組成と共に、表に併記した。

さらに、シャルピー試験機によシ衝撃試験を行い、試料
片にハンマー跡がつく程度の衝撃強さを与えた場合に、
試料片の裏側に発生するクラックを観察し、下記４段階
で評価を行い、その結果も表に併記した。

◎　クラックなし、　○　クラックあシ、。

△　一部剥離、　　　　×　多量の剥離あシ、表から明
らかなように、本発明の酸化触媒は、比較例のものに比
べて、触媒の耐熱性の指標となる触媒活性保持率並びに
耐振性の指標となるシャルピー試験後の表面の性状が格
段に優れていることが確認された。

［発明の効果］ 本発明の酸化触媒は従来の貴金属系触媒に比べてその耐
熱性及び耐振性が大幅に向上されたものである。従って
エネルギーの節約及び効率的利用が可能であり、その経
済上価値は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る酸化触媒の断面を示す模式図。 １・・・担体、　　２・・・γ−アルミナ、３・・・貴
金属。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）孔径１００〜１０００μの孔食を有し、かつ開孔
   率が８咋以上の金属製担体と、該担体上に設けられたセ
   リウム（Ｃｅ）　、ランタン（Ｌａ）　、ストロンチウ
   ム（Ｓ「）から成る群よう選ばれた少なくとも１種の金
   属を含有するγ−アルミナ（γ−Ａ１２０３）の被覆層
   と、該γ−アルミナ被覆層に担持された白金（Ｐｔ）パ
   ラジウム（Ｐｄ　）の少なくとも１種から成ることを特
   徴とする酸化触媒。 （２、特許請求の範囲第１項において孔食が電解作用に
   よ）形成された事を特徴とする酸化触媒。