JPS593216B2 - 排ガス処理用触媒 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特に内燃機関の排ガス中に含まれる炭化水素化
合物（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）などの有害成分を酸
化処理し無害な成分に転換し、かつその酸化過程におい
て二酸化イオウ（８０２）をより有害な三酸化イオウ（
Ｓ０３）に転化する割合の小さい触媒に関するものであ
る。

従来この種触媒は触媒金属化合物、例えば塩化白金酸、
塩化パラジウム等の水溶液に担体を浸漬し、これ等の化
合物を含浸させ、乾燥し、加熱して製造されている。

従来はこの加熱工程において処理担体を水素（Ｈ２）雰
囲気で加熱するものが多く、他に空気雰囲気で加熱する
方法もあるが、水素雰囲気および空気雰囲気で作られた
触媒の特性を見ると次の様な傾向を持っている。

１、触媒の新品および耐久品ともＨＧの転化性能が低い
。

２、ＳＯ□をＳ０３等に転化する割合が高い。

３、触媒製造工程で爆発限界の広い水素を使用するため
装置の管理および操作が複雑であり、かつ爆発の危険性
も高い。

本発明は上記のような傾向をより改善すべく種種研究の
結果、触媒金属化合物を選択し、これを活性アルミナ担
体に含浸させた後、乾燥し、次いで加熱する工程でほぼ
１００％の水蒸気気流中で加熱することにより、炭化水
素化合物および一酸化炭素の酸化性能が高く、Ｓ０３排
出量が少ない触媒が得られることを見出し、本発明を達
成するに至った。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明の触媒においては、活性担体に担持される触媒金
属は、白金、パラジウム、白金−パラジウム、パラジウ
ム−イリジウム、またはパラジウム−ロジウムである。

本発明の触媒はＬ記触媒金属を担体に担持させたもので
あるが、その製造工程の加熱焼成工程において、はぼ１
００％の水蒸気を用い加熱することを必要とする。

このように触媒金属化合物を含浸した担体をほぼ１００
％の水蒸気気流中で加熱すると生成した触媒のＨＣおよ
びＣＯの転化率が高くかつＳ０３の排出量が少ない触媒
が得られる理由は次の通りである。

先ず含浸液は触媒金属化合物として塩化白金酸、塩化ロ
ジウム、塩化パラジウム、四塩化イリジウムの水溶液を
用いる。

この含浸液に浸漬した担体は当然このような触媒金属化
合物が担持されており、これを加熱すれば触媒金属化合
物は触媒金属と塩素に分解され、触媒金属は担体に担持
される。

一方塩素は加熱時の雰囲気ガス中に拡散されると共に担
体の活性アルミナにも吸着される。

この吸着された塩素が触媒作用に大きく影響していると
考えられる。

水素雰囲気中および空気雰囲気中においては担体に吸着
される量がかなり多い。

しかし本発明の水蒸気雰囲気中で加熱処理した場合は担
体に吸着される塩素の量が少ない。

従って高性能の触媒が得られるものと考えられる。

この場合後記第２〜６表の触媒の新品および耐久量のプ
ロパン（Ｃ３Ｈ８）転化性能から判断して水蒸気はほぼ
１００容量％であるのが好ましい。

水蒸気量が減少するにつれて混入している空気の影響を
受けて転化性能は低下する。

１００容量％の水蒸気で加熱処理した５系統の触媒（白
金系、パラジウム系白金−パラジウム系、パラジウム−
ロジウム系、パラジウム−イリジウム系）と水素雰囲気
で加熱処理した触媒についてＳ０２転化率を測定したと
ころ実質的に１００容量％の水蒸気で加熱処理を行った
ところ第６〜１０図かられかるように低い測定値を示し
た。

従って本発明の触媒の内り記５系統の触媒が特に好まし
いものである。

次にＳ０２転化率が低いことは、Ｓ０３の排出量が少な
いことを示している。

この理由は水素雰囲気と水蒸気雰囲気とでは、担体上に
付着している触媒金属化合物の分解の速度に起因すると
考えられる触媒金属粒子の大きさおよび分布状況、結晶
の歪等が異なり、Ｓ０２の転化率へ影響していることに
よるものと考えられる。

また触媒金属の内白金系とパラジウム系とでは単独で排
出ガスの有害成分の無害化に十分有効であるが、Ｈｅ転
化性能とＳ０２転化性能とに大きな特徴を示す。

白金系・・・Ｈｅ転化性能は高いが、Ｓ０３の排出量は
多い。

パラジウム系・・・Ｈｅ転化性能は白金に比べ若干低い
が、Ｓ０３排出量が少ない。

従って白金とパラジウムを組合せることは効果的である
。

他方ロジウムとイリジウムは単独では上記有害成分の無
害化に十分な作用をはたさないが、これ等の金属をパラ
ジウムと組合せたパラジウム−ロジウム系、パラジウム
−イリジウム系触媒では白金−パラジウム系と同様に白
金およびパラジウムの各単独触媒金属を担持した触媒の
欠陥がカバーされ、Ｈｅ転化性能が高く、ＳＯ３排出量
が少い触媒が得られる。

本発明者らの実験によると本発明の触媒とくに上記５系
統の触媒は第１〜５図から触媒総金属が０．０３〜０．
３重量％の範囲であるのが好ましい。

この理由は触媒総金属量が０．０３重量％未満では、触
媒性能が十分満足されなく、また０、３重量％を越えた
場合は触媒金属量が増加してもその性能の向上が極めて
僅かであるためである。

このような触媒金属総量の場合、２種類の触媒金属が担
持されている場合の触媒金属量の比は白金−パラジウム
系では白金／パラジウム−Ｖｇ −９／Ｘ（重量比）、
またパラジウム−ロジウム系ではパラジウム／ロジウム
−１０Ａ〜３％（重量比）、パラジウム−イリジウム、
系ではパラジウム／イリジウム−１％〜３ｃ／′１（重
量比）とする。

本発明を次の実施例、参考例および比較例により説明す
る。

実施例 １ 白金量として０．６３．！ｉｉを含む塩化白金酸水溶液
２．８１を秤量し、塩酸で…を２．０に調整した後、４
０°Ｃに加温した。

この溶液を含浸液とし、流動含浸基を用い活性アルミナ
担体１１（６７０ｇ）を含浸した。

含浸後処理担体を熱風乾燐器で含水率５％まで乾燥し、
５等分した。

この内の１組の触媒を１００％水蒸気気流中５５０℃で
６０分間加熱した。

得られた触媒は０．０９重量％の白金が付着していた。

また加熱中に通じた水蒸気量はＨ２０換算で約１１であ
った。

実施例 ２ パラジウムとして０．６３ｇを含む塩化パラジウム水溶
液２．８１を用いた以外は実施例１と同一方法で触媒１
種を得た。

得られた触媒のパラジウム付着量は０．０９重量％であ
った。

実施例 ３ 白金（Ｐｔ）とパラジウム（Ｐｄ）の比がＰｔ／Ｐｄ＝
９／１ （重量比）で（Ｐｔ ＋Ｐｄ） ＝０．６３
ｇを含む塩化パラジウムと塩化白金酸混合液２．８１を
用いた以外は実施例１と同じ方法で触媒１種を得た。

得らた触媒のＰｔ付着量は０．０８１重量％、Ｐｄ付着
量は０．００９重量％であった。

実施例 ４ パラジウムとロジウム（Ｒｈ）の比がＰｄ／Ｒｈ＝３０
／１ （重量比）で（Ｐｄ＋Ｒｈ）＝０．６３ Ｆ含む
塩化パラジウム、塩化ロジウム混合液２．８１を用いた
以外は実施例１と同じ方法で触媒１種を得た。

Ｐｄの付着量は０．０８１重量％、Ｒｈの付着量は０．
００９重量％であった。

実施例 ５ パラジウムとイリジウム（Ｉｒ）の比がＰｄ／Ｉｒ＝３
０／１（重量比）で、かつ（Ｐｄ＋Ｉｒ）量が０．６３
ｇ含む塩化パラジウムと四塩化イリジウムの混合液２．
８１を用いた以外は実施例１と全く同じ方法で触媒１種
を得た。

得られた触媒の担持量はＰｄが０．０８６１重量％、Ｐ
ｄば０．００２９重量％であった。

実施例 ６ 白金量として夫々０．２１ｇ、０．６３ｐ、 １．４１
ｇおよび２．１１．９含む塩化白金酸水溶液２．８１を
調整した。

これ等の溶液を夫々実施例１と同様の操作によりｐＨを
２．０に調整した後、４０℃に加温し、この溶液に夫々
活性アルミナ担体１１（６７０ｇ）を浸漬含浸した。

含浸後処理担体を乾燥し、次いで１００％水蒸気気流中
５５０℃で６０分間加熱し、４種の触媒を得た。

得られた触媒のｐｔ付着量は各々０，０３重量％０．０
９重量％、０．２重量％および０．３重量％であった。

面加熱中に通した水蒸気量は各々Ｈ２０換算で約５１で
あった。

実施例 ７〜１０ 含浸液の種類および含浸液中の金属比率を第１表のよう
にし、且つ触媒金属総量として夫々０．２１，９．０．
６３ｇ、１．４１および２．１１．９を各々含む水溶液
２．８１を用いた。

以下実施例６と全く同じ方法で各触媒４種または８種を
得た。

得られた触媒の総金属付着量を第１表に示す。

参考例 １〜５ 実施例１〜５で５等分した残りの４組の処理担体を各々
下記の条件で加熱処理し、合計２０種類の触媒を得た。

加熱処理条件 １．５５０℃×６０分、９０％ 水蒸気気流中２、
／ １０％ 〃＄３．５５０°Ｃ
Ｘ１８０分、 水素気流中、４．５５０℃×９０分、
空気気流中。

参考例 ６ 白金量として０．０７ｇおよび３．５ｇ含む塩化白金酸
水溶液を用いた以外は実施例６と全く同様の方法で２種
の触媒を得た。

Ｐｔの付着量は第７表に示す。

参考例 ７〜１０ 含浸液の種類および含浸液中の金属比率を第１表のよう
にし、但し触媒金属総量は０．０７ｇおよび３．５ｇと
した以外は実施例７〜１０と全く同じ方法で各々２種ま
たは４種計１４種の触媒を得た。

触媒付着量を第７表に示す。

比較例 １ 実施例１〜５で得た触媒５種および参考例１〜５で得た
触媒２０種の新品および耐久品につき触媒評価用反応器
を用い、炭化水素化合物（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）
の転化性能を下記条件下で測定し、第２〜６表に示す。

評価条件 触媒４通””’ ３００００ Ｈｒ −”
空間速度、ＳＶ ガス組成 Ｃ３Ｈ８５００ｐｐ！１ＩＣ０２％ ０□ ２．５％ Ｎｏ １０００ｐｐＨＩ Ｃ０２１２％ Ｎ２０ １０％ Ｎ２ 残部 耐久条件 実車耐久走行３万鑞相当の耐久実験。

比較例 ２ 実施例６〜１０で得た触媒３２種、参考例６〜１０で得
られた触媒１６種について４００℃のＨＣ転化性能を測
定した。

得られた結果を第１〜５図に示す。

同様ＣＯの転化性能を測定し第８表に示す。

比較例 ３ 実施例１〜５で得た触媒総金属量０．０９重量％で１０
０％水蒸気気流中で加熱処理した触媒５種および参考例
１〜５で得た１００％Ｈ２気流中で加熱処理した触媒５
種計１０種の新品および耐久量についてＳ０２転化率を
測定した。

得た結果を第６〜１０図に示す。

但し図面中白線１は実施例の触媒の新品についての結果
、曲線２は参考例の触媒の新品についての結果、曲線３
は実施例の触媒の耐久量についての結果、曲線４は参考
例の触媒の耐久性についての結果を夫々示す。

Ｓ０２の転化率測定条件は次の様である。

測定条件 触媒量 ２０ｍ１ ＳＶ ３００００Ｈｒ”−’ ガス組成 ５０２４０ｐｐ１１１ Ｃｏ ２％ ０□ ４％ Ｎ２ 残部 ＳＯ２測定 ガスクロマトグラフィ

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は夫々比較例２において実施例６〜１０およ
び参考例６〜１０の触媒の新品および耐久量につき測定
したプ０／々ンの転化率の測定結果を示す曲線図、第６
〜１０図は実施例１〜５および参考例１〜５の触媒の新
品および耐久量につき測定したＳＯ□の転化率の測定結
果を示す曲線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 活性アルミナ担体上に白金とパラジウムから成る群
   から選ばれた１種または２種の触媒金属の塩素を含む塩
   を担持させた後実質１００％水蒸気気流中で加熱焼成し
   、前記触媒金属を触媒金属総量が０．０３〜０．３重量
   ％で、かつ触媒金属が白金とパラジウムの場合は白金と
   パラジウムの比が１＝９〜９：１の範囲で活性アルミナ
   に担持させたことを特徴とする炭化水素化合物および一
   酸化炭素の転化率が高くかつ二酸化イオウの三酸化イオ
   ウへの転化率の低い内燃機関の排ガス処理用触媒。 ２ 活性アルミナ担体上にパラジウムの塩素を含む塩と
   、イリジウムとロジウムとからなる群から選ばれた１種
   の触媒金属の塩素を含む塩とを担持させた後実質１００
   ％水蒸気気流中で加熱焼成し、パラジウムとロジウムま
   たはイリジウムを、触媒金属総量が０．０３〜０．３重
   量％でかつロジウムまたはイリジウムがパラジウム量の
   −〜−の範囲で活性アルミナ担体に担持させたことを特
   徴とする炭化水素化合物および一酸化炭素の転化率が高
   くかつ二酸化イオウの三酸化イオウへの転化率の低い内
   燃機関排ガス処理用触媒。