JPS5966350A - 排ガス浄化用モノリス触媒の製法 - 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】 本発明は内燃機関の排ガス浄化用モノリス触媒の製法に
関する。

自動車等に秒ける内燃機関の排ガス中に含有される有害
物質を・無害化するために、従来よりモノリス触媒が使
用されている。モノリス触媒は、内部に多数の貫通孔（
セル）を・・二力み状に備λた一体型セラミック構造体
（モノリス担体）に、アルミナをコートし、これに触媒
活性成分である白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属
を担持させてなるもので、このモノリス触媒にυ１ガス
を通過させ、排ガス中に含有される有害物質である炭化
水素（ＨＣ）　、−酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸什物（
ＮＯｘ）を酸化または還元反応により効率良く浄化する
ことができる。

ところで、上記構成のモノリス触如を排気管に取り付は
実際に排ガス浄化に使用した場合、モノリス触媒を通過
する排ガスの流量が、モノリス触媒における排ガス流路
横断面中心部Ｃ′以下、単に中心部とい伜１：）よりも
排ガス蝉枠、Ｐ：断■す：血判辺部（以下、単に一辺叫
という）の方で劣：なくなつンいる。しか己な示ら従来
のモノリス触媒では、触媒活性成分で□あ□る貴金属の
担持量が担体の中心部友び周辺部と：もに均一であシ、
：′□このため中心部において貴金属担持量が不足し、
川辺部においては必要以上の貴金属が担持され暮ことに
なり、モノリス触媒の浄化性能向上とス触媒における貴
金属担持分布を中心部と周辺部とで弄ならせ冬、すなわ
ちモノリス、担体の中心部で貴金属担持量が最も：多≦
、川辺部に向かうほど貴金属担持量が少なく、なる横取
とＬ７た禿、ノリス触媒が提案されている。

しかし表から、貴金属担持分布゛を異ならせたモノリス
触媒についてこれまで提案さ−れた製法は、いずれも蝮
雑な装置が必要で、Ｌがも貴会、属を所望の担持分布に
担持させることが困難で、□″ｉ□好な：品質のモノリ
ス触媒を安定ｊ〜て得ること１：１が１１：！１τ１な
い、という問題点を残１．ていた。

本発明は、簡単な操作で、中心部の貴会属担“、髄か多
く同町丁ノ□ト向がう咥ｆｆｔ′金属Ｑ量が・少ないモ
ノリス触媒を安定しで・、得ることのでき一千製法を提
供することを１晶、１４′、ｊるもめ：＋ある。

本発明モノリス触媒の製法は、次の工程よりなるこ・と
を特徴とする：　・　・・・　　　・　　・■　モノリ
ス担体に薄く触媒活性質金属を担持させ、 ■　Ｋ！＋られるモノリス触媒め周勿部全被覆剤で・−
１・しｔ　　　　　　′　□　―□■　この被覆剤コー
トモノリ、ス粕体を触媒活性貴金属門有竿、液■漬１圏
、′、後・取り出し・焼成し、 ■　場合により、その後さ□ら□に一ノ計ス一体に被覆
剤をコートする範囲を増加しつつ、その都度前記■の工
程を繰り返す。

以下、本発明方法について図面に基づいてさらに詳しく
説明する。　　　′　□ 第１工程：″ 活性アルミナをコートした円柱□状のコージェライト製
モノリス担体を、・ジニト・ロシアミノ白金水溶液に浸
漬し、攪拌す□る□。□そ□の後、モノリス担体を引き
上げ、１５０〜ｂ 乾燥する。　　　　　′　−・　　′　□本工程で使用
するジニトロシナミノ白金水溶液のｍ度は、担体１を幽
シ白金′０．訓に１．０りが担持されるように調製され
る・。・具体的に、は″溶液中に白金が０．２〜０．６
ｆ／を含有される程度と、する。

本工程でモノリス担体に担持される白、金は、約０．６
〜０．８≠であるのが好ましい。

第２工程： 前記第１工程で薄く白金を担持したモノリス担体の周辺
部に被覆剤をコニトする。□コート方法は、例えＣ吐出
に示すよ□うに・、：□垂直に保持したモノリス担体１
の上端面に、□径の小さな内・筒体２と、モノリス担体
１の直□径・とは＃ま同・径の外筒体３と全同心状に設
け、これら□２本の内・外筒体２と３との間隙よりｔａ
剤であるポリビニルアルコール溶液を担体１の内部へ流
し込む（図中、斜線部分がポリビニルアル−ニル・ニド
□範囲を示す）。その後、モノリス担体１のポリビニル
アルコール溶液を気流で吹澹飛はし、例えば２００℃で
１時間加熱乾燥する。この加熱乾燥、　ＶＣ，門り、ボ
リビ＝ルアルコール、、は歪溶性′１なる。

、被捲剤□として１＠ｅでは水溶性樹脂の使用例を示し
た。この細氷に不溶な樹□脂例えばポリエチレンポリエ
ステル、アクリ↑酸樹脂１．塩化ビニル樹脂等が使用で
きる。これらの被〜剤はいずれも（後述のモノリス担体
中心部に貴金属を担持する工程で行なう焼成にょシ、容
易に分解する□かまた癲実際□の触’ｍＥ使用蒔の温□
度で十分に分解℃、除去されるものである。また、いず
れも市販されていて入手が容易で、取扱いに便利な一〃
アあ、。　　　　　　　　″　□ モノリス触媒の中心部とＮＪ辺部と□の割合省、モノリ
ス：Ｊｌにおける排ガスｌ　ｘｔ：　−玩分Ｊ着により
適宜選択されるが、一般にはこモノリス担体の円形横断
面の半径方向に１＝１〜３：２に分かＪするようにする
と好ましい。

第３王程： １１ｊ記第２工桿で得られる被偵剤コートモノリス担体
ケ、再度ジニトロジアミン白金水溶液中に浸漬Ｌ、攪拌
する。その後、モノリス担体を引き土げて１５０〜２０
０℃で１〜２時間乾燥し、モノリス触媒を得る。

本二１［程では、モノリス担体の周辺部は被覆剤でコ−
１・さ７しているので、白金はモノリス触媒体の中心部
にのみ担持さ九、前記第１工程における白金相持搦゛と
合わせてモノリス担体中心部の白金担持ｉが増加する。

本工程で使用するジニトロジアミノ白金水溶液の濃度は
、白金０．１〜０．５り／ｌの範囲とする。

このａｍは、最終的にモノリス触媒中心部における触媒
活性が実用−■二十分に４の性能を発揮しつる程度に相
持さ八るよう選択される。

存王稈でモノリス触媒を焼成することにより、被覆剤’
４（分解する。しかしながら、本工程でのモノリス触媒
焼成温庶を低く押えて被覆剤を分解することなく、後に
冒温わＬガスの流入により分解・除去するようにしても
よい。

第４丁程： さらに場合によっては、第１〜第３工程を経て得らｆＬ
ｆｃモノリス触媒について、被覆剤コート−貴金属担持
操作を所望の回数繰り返して行なっても良い。このとき
、モノリス触媒の被覆剤コート面積を、常に前回の被季
驚剤コート面積よりｊ〜・〕加させ、イ゛の都１！を盲
金峡担持及び焼成工程を繰り返して行なう。扱捌剤コー
ト面積の増加は、ｎｉｌ記した如く２つの円筒体を用い
て、ただし円筒体として順次径の小さな円筒体を使用し
、これら内外筒体の間隙から被覆剤全モノリス触媒へ流
し込むことにより行なう。第４工程を実施することによ
り、得らハ、るモノリス触媒の貴金属担持量に、排ガス
流路横断面中心部から川辺部へ向かって数段階て減少す
ることになる。

第４工程は必ずしも実施する心安ばない。

この場合には、得られるモノリス触媒の貴金属担持量は
、中心部と川辺部との２段階に区分される。

上記方法により得られるモノリス触媒は、貴金属担持量
が中心部から周辺部へ向かって２〜数段階にわたり減少
しており、モノリス触媒中心部における高性能の維持な
らびにモノリス触媒１ｄ辺部における貴金属担持量の節
減をはかることができる。また、上記方法は、２つの径
の異なる円筒体を用いてこれをモノリス担体（またはモ
ノリス触媒）の端面に設置し、この２つの円筒体の間隙
に液状皺覆剤全流し込むようにしたので、モノリス担体
への被覆剤コート操作が簡単で装置も小型化することが
でき、しかも確実にモノリス担体の所定範囲をコートす
ることができる。

力お、本発明方法は上記のものに限定されず、貴金属相
持溶液はジニトロジアミノ白金溶液以外にも、例えば塩
化白金酸溶液、塩化パラジウム溶液、塩化ロジウム溶液
を使用することができる。−）た、径の異なる円筒体を
用いて被覆剤をコートする以外に、例えば中心部の上下
面をゴム製円板で抑え、樹脂溶液に浸漬することによっ
て貴金属担持量全制御することもできる。

次げ１本発明方法で得られるモノリス触媒と従来の貴金
属が均一に担持されているモノリス触媒との性能を実施
例及び比較例により説明する。

実施例１ コージェライト製モノリス担体（ｌハ径１００■×長さ
１５０顛）に活性アルミナ分物−に抜覆し、その後この
モノリス担体をジニトロジアミノ白金水溶液（白金０．
４７？／ｌ）２を中しＣ浸漬し、１時間攪拌する。次い
でモノリス担体を引き−Ｌげ、２００℃で１時間乾燥す
る。モノリス担体には、担体１を当り白金０．７５ｒが
均一にＪυ持されている。

次に、白金相持モノリス担体を垂直に保持し、モノリス
担体上端面に、内筒体（直径７０−）と外筒体（直径１
００ｎｏ）の２つの円筒体を同心ビニルアルコール溶液
をモノリス担体へ流し込む。その後モノリス担体内部の
ポリビニルアルコール溶液を気流で吹き飛ばし、２００
℃で１時間加熱乾燥する。ポリビニルアルコールで周辺
部がコートされたモノリス担体を、ジニトロジアミノ白
金水溶液（白金α２４ｆ／ｌ　）２を中に浸漬し、１時
間攪拌する。その後、引き上げて２００℃で１時間乾燥
し、本発明モノリス触媒Ａを得る。

モノリス触媒Ａの白金担持分布は、モノリス触媒中心よ
り半径３．５５１の円形中心部でＬ２５ｆ／ｌ、モノリ
ス触媒中心より半径１５〜５ｃＩｎ・のドーナッツ形周
辺部で０．７５　ｆ／ｌ　、全白金担持蓋は１．１８ｆ
であった。

実施例２ 実施例１とほぼ同じ操作で、ただし直径８０ｍトロ０１
Ｍｎの２個の円筒体を用いポリビニルアルコールコート
操作を２度行ない、本発明モノリス触媒Ｂを得た。

モノリス触媒Ｂの白金担持分布は、・モノリス触媒中心
よシ半径３ｔＭの円形中心部で１．７５　ｆ／ｌ　。

モノリス触媒中心より半径３　ｃｎｔ〜４ののドーナッ
ツ形中間部〒’ｉ、２５　ｆ／ｌ　、モノリス触媒中心
より半径４　ｃｎｒ〜５ｃｒｎのドーナッツ珍最外周辺
部で０．１・５　ｆ／ｌ　、全白金担持蓋は１．４７ｆ
であった。

実施例３ 実施例１と同様にしてコージェライト製モノリス担体に
活性アルミナをコートした後、相体１ｔあたシ白金０．
７５ｆ全均一に担持した。

この・ようにした担体の上端面に前□記と同様に２本の
円筒体を設置し、内筒体と外筒体の間隙よりポリアクリ
ル酸メチルのア↓ト／溶液を流し込み、次いで１余分な
溶液金気流で吹き飛ばした。この本のを１００℃で１時
間加熱し七テセト□ンを除いた後ジニトロシア５ノ白金
０．２４　ｆ／ｌ　水溶液２ｔに浸漬し、１時間乾燥（
２ｏｏ′ｃ”）　Ｌ、讐触媒ＩＪを得ｋ。

比較例 コージェライト製モノリス担体（直径１００ｍ’×長さ
ｘｓｏｍ）に活性アルミナを均一に被覆しその後このモ
ノリス担体をジニトロジアミノ白金水溶液（白金０．５
７　ｆ／ｌ　）　２を中に浸漬して１時間攪拌する。次
いで、このモノリス担□体１引き上げて、２００℃で１
時間攪拌□する。得られるモノリス触媒Ｃは、白金担持
量Ｌ２５ｒ／ｌで、各部分とも均一であり、全白金□担
持蓋は１．４７ｆであった。

試験例 実施例１．２及び比較例で得られたモノリス触媒Ａ、Ｂ
及びＣについて以下のような耐久試験を施した後浄化性
能試験を行なった。

耐久試験及び浄化性能試験： 耐久試験は空燃比（Ａ／Ｆ’　）　１４６．空間速′度
″″１　触媒床温度７２０’Ｃ？　３００時間運転稜、
排気ガス温度が３′ＯＯ℃と３５０℃の各場合について
浄化率を測定した。

結果を次表に示す。

１・ （ 上記表から明らかなようにＪ本発明方法で得ら□　　　
れるモノリス触媒Ａ及びＢは、従来法で得られるモノリ
ス触媒Ｃと同等ないしそれ□以上に優れ□た触媒性能を
有しＪしかも白金担持量を減少させることができる。１
″　　　　　　　　□

【図面の簡単な説明】

図は本発明方法の＝実施例を示す工程模式図である。　
　　　□ １・・・モノリス担体　　２・・・円筒体・　　３・・
・例筒体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モノリス担体に薄く触媒活性貴金属を担持させ、 次いでモノリス担体の周辺部を被覆剤でコートシ、この
   被覆剤コートモノリス担体に触媒活性貴金属を相持させ
   、 場合によっては、その後さらに被覆剤コート範囲を増や
   しつつ、融媒活性貴金属担持工程を繰り返すこと、 からなる排ガス浄化用モノリス触媒の製法。
2. （２）　　モノリス担体の周辺部を被覆剤でコートし、
   この被覆剤コートモノリス担体に触媒活性貴金属を担持
   させたのち、コートした被覆剤を焼成等により除去し、
   次いでこのモノリス担体に更に触媒活性貴金属を担持さ
   せ、場合によっては、その後さらに被覆剤コート範囲を
   増やしつつ、上記触媒活性貴金属担持工程と被覆剤除去
   工程とを繰り返すこと、からなる排ガス浄化用モノリス
   触媒の製法。