JPS6137983B2 - - Google Patents
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- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
- B01J23/892—Nickel and noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
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- B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
- B01J23/8933—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/894—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
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- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S502/00—Catalyst, solid sorbent, or support therefor: product or process of making
- Y10S502/524—Spinel
Description
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスの
有害成分である一酸化炭素(CO)、炭化水素
(HC)、窒素酸化物(NOx)を高能率で浄化する
排気ガス浄化用触媒及びその製造方法に関するも
のである。 自動車等の内燃機関から放出される排気ガスの
浄化に用いる触媒は、反応物の量や濃度あるいは
作動中の温度など、化学反応速度に大きな影響を
及ぼす因子を一定とすることができない条件下で
使用されるため、これらの触媒に対しては非常に
巾の広い温度範囲で高い触媒活性を有しているこ
とが要求されている。 このような排気ガス浄化用触媒として、従来よ
り、触媒担体に活性物質をコーテイングし、該担
体に触媒物質を担持したものが知られており、特
に、活性物質として、高表面積を有する活性アル
ミナ(主としてγ−アルミナ)の薄い皮膜のもの
が用いられていた。 しかしながら、γ−アルミナは高温下で長時間
使用するとその結晶構造の変化が起き、比表面積
が低下し、触媒活性の経時変化を大きく助長し、
耐久性が悪くなるという欠点を有する。また、排
気ガス中には鉛やイオウ、リンの化合物等種々の
触媒等が含まれており、γ−アルミナはこれらの
触媒毒と反応するので、耐被毒性に対して必ずし
も満足できるものではない。更に、ニツケル、鉄
等の金属酸化物あるいはそれらの混合物や触媒物
質としてγ−アルミナに担持された触媒では、高
温下で長時間使用するとそれらの金属酸化物がγ
−アルミナと反応して触媒活性の劣化を助長する
という欠点をも有している。 本発明者らはこれらの欠点を解消すべく、排気
ガス中の有害な三成分を高性能で浄化する排気ガ
ス浄化用触媒について種々研究を重ねた結果、触
媒担体にある種の金属酸化物からなる活性物質を
被覆し該酸化物の皮膜を形成しその後触媒物質を
担持せしめることにより、前記三成分を同時にし
かも効率良く浄化することができる高性能な触媒
が得られることを見い出した。 即ち、本発明は触媒担体にMAl2O4(MはSr,
Mg,Cu,Mn,Mo,Zn,Fe,Co,Niを表わ
す。以下同じ。)で表わされるスピネル型構造金
属酸化物をコーテイングし、該担体に白金
(Pt)、パラジウム(Pd)のうち1種又は2種
と、ロジウム(Rh)とセリウム(Ce)又はロジ
ウム(Rh)単独を担持せしめてなる排気ガス浄
化用触媒及びその製造方法を提供するものであ
る。 本発明触媒は、触媒担体表面にコーテイングし
た被膜において、スピネル型構造金属酸化物
MAl2O4が全被覆中90重量%以上であり、また金
属Mの酸化物が全被覆量中10重量%以下であるこ
とが好ましい。 本発明による触媒の製造方法を更に詳しく以下
に記す。 アルミナ分5〜20重量%を含有する無機酸ある
いは有機酸により安定化したアルミナゾルに蒸留
水及び必要に応じて0.1〜10重量%の硝酸アルミ
ニウムAl(NO3)3・9H2Oを添加して混合する。
このアルミナゾル溶液に予じめ無機酸あるいは有
機酸を用いて処理されたスピネル型構造金属酸化
物微粉末粒子を加えて、スピネル分20〜60重量%
を含有するスピネルスラリーを調製する。その際
使用されるスピネル型構造金属酸化物は、通常の
方法例えば相当する金属Mの酸化物の粉末とアル
ミナ粉末を混合し、これを1200〜1600℃の温度で
加熱焼成して粉末状とする方法により得られる。
使用する場合には、上記金属酸化物及びアルミナ
の粉末は、平均粒径が0.5〜25μであることが好
ましい。また得られるスピネル型構造金属酸化物
粉末の平均粒径も紛砕処理により0.5〜25μとす
ることが好ましい。粉末平均粒径が0.5μ以下も
しくは25μ以上である場合、該粉末を用いて担体
表面にコーテイングして得られた皮膜の強度は著
しく劣るので好ましくない。 上記方法にて調製されたスピネル型構造金属酸
化物微粉末を無機酸(例えば硝酸、塩酸等)ある
いは有機酸(例えば酢酸等)を用いて洗浄処理を
行ない、次いで蒸留水を用いて更に洗浄し、乾
燥・焼成することにより、本発明に使用するスピ
ネル型構造金属酸化物微粉末が得られる。この洗
浄処理の目的は、洗浄末処理のスピネル型構造金
属酸化物の水浸PHが10〜11であり、これを水浸PH
7〜9に調整することである。洗浄未処理のスピ
ネル型構造金属酸化物微粉末を用いて、無機酸あ
るいは有機酸により安定化されたアルミナゾルと
のスラリーを調製すると、その微粉末の塩基性の
為にスピネルスラリーの粘度が安定せず、担体表
面に均一にコーテイングされたスピネル型構造金
属酸化物の皮膜が得られない。従つて、本発明で
用いるスピネル型構造金属酸化物の水浸PHは7〜
9にする必要がある。ここで水浸PHとは、粉末を
蒸留水に浸漬し(粉末:蒸留水の重量比=2:
3)、20〜30分間撹拌後の懸濁液のPHを言い、例
えば水浸PH7〜9とは、粉末が水溶液中でほぼ中
性を示すことである。スラリーに硝酸アルミニウ
ムを添加した場合には、スラリーの粘度調整が可
能であるとともに、担体に対するスピネル型構造
金属酸化物皮膜の密着性を向上させることができ
る。 得られるスピネルスラリーに通常の方法、例え
ば触媒担体特にモノリス状担体を浸漬し、引き上
げてセル内のスラリーを空気流で吹き飛ばし、担
体表面にスピネルスラリーを付着させる。次いで
室温乃至150℃で乾燥し、更に300〜1400℃、好ま
しくは400〜800℃で焼成する。浸漬、乾燥及び焼
成工程は所望の厚さのスピネル皮膜が得られるま
で2回以上繰り返すことができる。ただしコーテ
イング皮膜中のスピネル型構造金属酸化物は90重
量%以上、またアルミナは10重量%以下とするこ
とが適当である。 次いで該担体を、ロジウムを含有する溶液又は
ロジウムを含有する溶液とセリウムを含有する溶
液に、及び白金、パラジウムのうち1種又は2種
を含有する溶液の各々に浸漬し、乾燥し、空気中
あるいは窒素などの不活性ガス中、または水素等
の還元ガス中で焼成することにより本発明の触媒
が得られる。本発明で用いる担体は、粒状、モノ
リス状などの形状のものが用いられる。本発明で
用いるモノリス状担体の材料としては、コージエ
ライト、ムライト、α−アルミナ、マグネシア、
ジルコニア、シリコンカーバイト、シリコンナイ
トライド等が適当である。 本発明で用いる5〜20重量%濃度のアルミナゾ
ルは、例えば特公昭40−3658号公報に記載されて
いる方法によつて製造される無定形繊維状コロイ
ダルアルミナであり、無機酸又は有機酸で安定化
されているものであれば良い。酢酸、ギ酸、乳
酸、酪酸等の有機酸、硝酸、塩酸等の無機酸及び
これらの混酸が安定剤として使用できる。 本発明で用いられる触媒物質及びその担持量
は、セリウム0.01〜2.0モル/で好ましくは0.1
モル〜0.6モル/、またジウムは0.01〜0.3g/
、好ましくは0.05〜0.2g/、白金、パラジ
ウムは各々0.05〜5.0g/、好ましくは0.5〜3.0
g/で、ロジウム、白金、パラジウムの総量は
0.1〜5.0g/、好ましくは0.5〜3.0g/であ
る。 以下、本発明を実施例及び比較例に従つて更に
詳しく説明する。 実施例 1 平均粒径4μの酸化ニツケル300gと平均粒径
10μのアルミナ410gを小型V型混合器を用いて
混合し、その混合物をルツボに取り、1400℃で20
時間電気炉中で焼成した。冷却後、焼成物を
0.1Nの硝酸溶液1を用いて洗浄処理した。更
に蒸留水2を用いて洗浄処理を行なつた。その
後、該洗浄物を300℃で12時間焼成した。該焼成
物をアルミナ製ボールミルを用いて乾式粉砕を行
ない平均粒径6μのスピネル型構造金属酸化物を
得た。 次に酢酸で安定したアルミナ含有率10重量%の
アルミナゾル300gに蒸留水250gを加え、更に硝
酸アルミニウムを45g加え混合して混合溶液を得
た。この溶液に前記で製造したスピネル型構造金
属酸化物NiAl2O4(平均粒径6μ)500gを加
え、スピネルスラリーを調製した。スラリーの粘
度は250cpsであつた。 このスラリー中にコージエライト質モノリス状
担体(直径93mm、長さ76mm、円筒状)を120秒間
浸漬し、引き上げてセル内につまつているスラリ
ーを空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥し
た後、600℃で3時間焼成した。被覆量は50gで
あり、被覆物中のNiAl2O4は93%、アルミナ分7
%であつた。 この担体を塩化ロジウム水溶液500c.c.(Rhを
0.07g含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセル
内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間
乾燥し、500℃で2時間焼成した。Rhが担持され
た担体を塩化白金酸水溶液500c.c.(Ptを1.4g含
む)中に同様に30分間浸漬した。引き上げてセル
内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃の熱風で
急速乾燥し、5%の水素を含有する500℃の窒素
ガス中で3時間還元焼成した。Rh担持量は0.04
g、Pt担持量は0.72gであつた。 実施例 2 平均粒径4μの酸化マグネシウム160gと平均
粒径10μのアルミナ410gを小型V型混合器を用
いて混合し、その混合物をルツボに取り、1400℃
で20時間電気炉中で加熱焼成した。該焼成物を実
施例1と同様の操作で硝酸による洗浄処理を行つ
たのちスラリーを調製し、モノリス状担体へコー
テイングする工程を経て、モノリス状担体におけ
るスラリーの被覆量50gを得た。被覆物中の
MgAl2O4は93%、アルミナ分7%であつた。 この担体を、更に塩化ロジウム水溶液500c.c.
(Phを0.05g含む)中に30分間浸漬し、引き上げ
てセル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で
3時間乾燥し、500℃で2時間焼成した。冷却
後、Rhが担持された担体を硝酸パラジウム水溶
液500c.c.(Pdを1.28g含む)中に30分間浸漬し
た。引き上げてセル内の液滴を空気流で吹き飛ば
し、150℃で3時間乾燥し、500℃で2時間焼成し
た。RhとPtを担持した担体を塩化白金酸水溶液
500c.c.(Ptを0.44g含む)中に室温で30分間浸漬
した。引き上げてセル内の液滴を空気流で吹き飛
ばし、150℃の熱風で急速乾燥し、5%の水素を
含有する500℃の窒素ガス中で3時間還元処理し
た。その後500℃で2時間焼成した。Rh担持量は
0.03g、Pd担持量は0.22g、Pt担持量は0.51gで
あつた。 実施例 3 平均粒径3μの酸化鉄330gと平均粒径10μの
アルミナ410gを小型V型混合器を用いて混合
し、その混合物をルツボに取り、1400℃で20時間
電気炉中で加熱焼成した。該焼成物を実施例1と
同様の操作で酢酸による洗浄処理を行なつたの
ち、該焼成物を用いてスラリーを調製し、モノリ
ス状担体へコーテイングする工程を経て、モノリ
ス状担体におけるスラリーの被覆量50gを得た。
被覆物中のFeAl2O4は93%、アルミナ分7%であ
つた。 この担体を、更に塩化ロジウム水溶液500c.c.
(Rhを0.08g含む)中に30分間浸漬し、引き上げ
てセル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で
3時間乾燥し、500℃で2時間焼成した。冷却
後、Rhが担持された担体を塩化パラジウム水溶
液500c.c.(Pdを1.78g含む)中に30分間浸漬し
た。引き上げてセル内の液滴を空気流で吹き飛ば
し、150℃で3時間乾燥し、500℃ので2時間焼成
した。担体への担持量は、Rh0.05g、Pd0.71g
であつた。 実施例 4 実施例2と同様の方法で硝酸により処理された
MgAl2O4粉末を調製した。次に塩酸でアルミナ
含有率10重量%のアルミナゾル360gに蒸留水300
gを加え、更に硝酸アルミニウムを54g加え、混
合溶液を得た。この溶液に平均粒径6μの前記ス
ピネル型構造金属酸化物微粉末360gを加え、ス
ピネルスラリーを調製した。スラリーの粘度は
200cpsであつた。 このスラリー中にコージエライト質モノリス状
担体(直径93mm、長さ76mm、円筒状)を120秒間
浸漬し、引き上げてセル内のスラリーを空気流で
吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥したのち、600℃
で3時間焼成した。担体における被覆量は40gで
あり、被覆物中のMgAl2O4は88重量%、アルミ
ナ分12%であつた。該担体に実施例2と同様の操
作でRh,Pt,Pdを担持させる。担持量は、
Rh0.03g、Pd0.23g、Pt0.50gであつた。 比較例 1 酢酸で安定化したアルミナ含有率10重量%のア
ルミナゾル300gに蒸留水250gを加え、更に硝酸
アルミニウム45gを加え混合し、混合溶液を得
た。次に、平均粒径10μのγ−アルミナ500gを
加え、アルミナスラリーを調製した。スラリーの
粘度は200cpsであつた。このスラリー中にコー
ジエライト質モノリス状担体(直径93mm、長さ76
mm、円筒状)を120秒間浸漬し、引き上げてセル
内のスラリーを空気流で吹き飛ばし、150℃で3
時間乾燥した後、600℃で3時間焼成した。アル
ミナの被覆量は50gであつた。この担体を塩化ロ
ジウム水溶液500c.c.(Rh0.05g含む)中に30分間
浸漬した。引き上げてセル内の液滴を空気流で吹
き飛ばし、150℃で3時間乾燥し、500℃で2時間
焼成した。Rhが担持された担体を塩化白金水溶
液500c.c.(Pt0.9gを含む)中に30分間浸漬した。
引き上げてセル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、
150℃の熱風で急速乾燥し、水素5%を含有する
500℃の窒素ガス中で3時間還元焼成した。担体
への担持量は、Rh0.04g、Pt0.72gであつた。 比較例 2 比較例1と同様の操作でコージエライト質モノ
リス状担体の表面にアルミナ皮膜を形成せしめ
た。アルミナの被覆量は50gであつた。この担体
を塩化ロジウム水溶液500c.c.(Rh0.04gを含む)
中に30分間浸漬した。引き上げてセル内の液滴を
空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥し、500
℃で2時間焼成した。Rhが担持された担体を硝
酸パラジウム水溶液500c.c.(Pdを0.28g含む)中
に30分間浸漬した。引き上げてセル内の液滴を空
気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥し、500℃
で3時間焼成した。RhとPdを担持させた担体を
塩化白金酸水溶液500c.c.(Pt0.64gを含む)中に
30分間浸漬した。引き上げてセル内の液滴を空気
流で吹き飛ばし、150℃の熱風で急速乾燥し、水
素5%を含有する500℃の窒素ガス中で3時間還
元焼成した。その後、500℃で2時間焼成した。
担体への担持量は、Rh0.03g、Pd0.22g、Pt0.51
gであつた。 比較例 3 比較例1と同様の操作でコージエライト質モノ
リス状担体の表面にアルミナ皮膜を形成せしめ
た。アルミナの被覆量は50gであつた。この担体
を硝酸第一鉄水溶液500c.c.(Fe1.0モルを含む)
中に30分間浸漬した。引き上げてセル内の液滴を
空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥し、500
℃で2時間焼成した。Feが担持された担体を塩
化ロジウム水溶液500c.c.(Rh0.06gを含む)中に
30分間浸漬した。引き上げてセル内の液滴を空気
流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥した後、500
℃で2時間焼成した。FeとRhが担持された担体
を硝酸パラジウム水溶液500c.c.(Pd0.90gを含
む)中に30分間浸漬した。引き上げてセル内の液
滴を空気流で吹き飛ばし、150℃の熱風で3時間
乾燥し、500℃で2時間焼成した。この担体への
担持量はFe0.1モル、Rh0.05g、Pt0.71gであつ
た。 実施例 5 平均粒径4μの酸化亜鉛330gと平均粒径10μ
のアルミナ410gを小型V型混合機を用いて混合
し、その混合物をルツボに取り、1400℃で20時間
電気炉中で加熱焼成した。冷却後、該焼成物を
0.1Nの硝酸溶液1を用いて洗浄処理した。更
に蒸留水2を用いて洗浄処理を行なつた。その
後、該洗浄物を300℃で12時間焼成した。該焼成
物をアルミナ製ボールミルを用いて乾式紛砕を行
ない平均粒径6μのスピネル型構造金属酸化物微
粉末を得た。 この酢酸で安定化したアルミナ含有率10重量%
のアルミナゾル300gに蒸留水250gを加え、更に
硝酸アルミニウムを45g加え混合して混合溶液を
得た。この溶液に前記で製造したスピネル型構造
金属酸化物ZnAl2O4(平均粒径6μ)500gを加
え、スピネルスラリーを調製した。スラリーの粘
度は250cpsであつた。 このスラリー中にコージエライト質モノリス状
担体(直径93mm、長さ76mm、円筒状)を120秒間
浸漬し、引き上げてセル内につまつているスラリ
ーを空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥し
た後、600℃で3時間焼成した。被覆量は50gで
あり、被覆物中のZnAl2O4は93%、アルミナ分7
%であつた。 この担体を硝酸セリウム水溶液500c.c.(Ceを
1.8モル含む)中に30分間浸漬した。引き上げて
セル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3
時間乾燥後、500℃で2時間焼成した。Ceの担持
された担体を更に塩化ロジウム水溶液500c.c.(Rh
を0.07g含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセ
ル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時
間乾燥し、500℃で2時間焼成した。CeとRhが担
持された担体を塩化白金酸水溶液500c.c.(Ptを1.5
g含む)中に同様に30分間浸漬した。引き上げて
セル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃の熱
風で急速乾燥し、5%の水素を含有する500℃の
窒素ガス中で3時間還元焼成し、その後500℃で
2時間焼成した。担体のCe担持量は0.1モル、Rh
担持量は0.04g、Pt担持量は0.76gであつた。 実施例 6 平均粒径4μの酸化マグネシウム160gと平均
粒径10μのアルミナ410gを小型V型混合器を用
いて混合し、その混合物をルツボに取り、1400℃
で20時間電気炉中で加熱焼成した。該焼成物を実
施例5と同様の操作で硝酸による洗浄処理を行な
つたのち、該焼成物を用いてスラリーを調製し、
モノリス状担体へコーテイングする工程を経て、
モノリス状担体におけるスラリーの被覆量50gを
得た。被覆物中のMgAl2O4は93%、アルミナ分
7%であつた。 この担体を硝酸セリウム水溶液500c.c.(Ceを
1.8モル含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセ
ル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時
間乾燥した後、500℃で2時間焼成した。Ceを担
持した担体を、更に塩化ロジウム水溶液500c.c.
(Rhを0.05g含む)中に30分間浸漬し、引き上げ
てセル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で
3時間乾燥したのち500℃で2時間焼成した。Ce
とRhの担持された担体を塩化白金酸と塩化パラ
ジウムを含有する混合溶液500c.c.(Pt1.0g、
Pd0.45gを含む)中に30分間浸漬し、引き上げて
セル内の液滴を空気で吹き飛ばし、150℃の熱風
で急速乾燥し、5%の水素を含有する500℃の窒
素ガス中で3時間還元焼成し、更に500℃で2時
間焼成した。担体への担持量は、Ce0.1モル、
Rh0.03g、Pt0.51g、Pd0.22gであつた。 実施例 7 平均粒径3μの酸化ストロンチウム粉末415g
と平均粒径10μのアルミナ410gを小型V型混合
器を用いて混合し、その混合物をルツボに取り、
1400℃で20時間電気炉中で焼成した。該焼成物を
実施例5と同様の操作で酢酸による洗浄処理を行
なつたのち、該焼成物を用いてスラリーを調製
し、モノリス状担体へコーテイングする工程を経
て、モノリス状担体におけるスラリーの被覆量50
gを得た。被覆物中のSrAl2O4は93%、アルミナ
分7%であつた。 この担体を硝酸セリウム水溶液500c.c.(Ce1.8
モル含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセル内
の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾
燥した後、500℃で2時間焼成した。Ceを担持し
た担体を、更に塩化ロジウム水溶液500c.c.(Rhを
0.12g含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセル
内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間
乾燥したのち500℃で2時間焼成した。CeとRhの
担持された担体を塩化白金酸水溶液500c.c.(Ptを
1.38g含む)中に室温で30分間浸漬した。引き上
げてセル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃
の熱風で急速乾燥し、5%の水素を含有する500
℃の窒素ガス中で3時間還元焼成した。その後
500℃で2時間焼成した。担体へのCe担持量は
0.1モル、Rh担持量は0.07g、Pt担持量は0.69g
であつた。 実施例 8 実施例6と同様の方法で硝酸により処理された
MgAl2O4粉末を調製した。次に塩酸で安定化し
たアルミナ含有率10重量%のアルミナゾル360g
に蒸留水300gを加え、更に硝酸アルミニウムを
54g加え、混合溶液を得た。この溶液に平均粒径
6μの前記スピネル型構造金属酸化物360gを加
え、スピネルスラリーを調製した。スラリーの粘
度は200cpsであつた。 このスラリー中にコージエライト質モノリス状
担体(直径93mm、長さ76mmの円筒状)を120秒間
浸漬し、引き上げてセル内のスラリー空気流で吹
き飛ばし、150℃で3時間乾燥したのち、600℃で
3時間焼成した。担体における被覆量は40gであ
り、被覆物中のMgAl2O4は88%、アルミナ分12
%であつた。 この担体を硝酸セリウム水溶液500c.c.(Ce1.8
モル含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセル内
の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾
燥した後、500℃で2時間焼成した。Ceを担時し
た担体を、更に硝酸パラジウム水溶液500c.c.(Pd
を1.78g含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセ
ル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時
間乾燥したのち500℃で2時間焼成した。CeとPd
の担持された担体を塩化ロジウム水溶液500c.c.
(Rhを0.08g含む)中に室温で30分間浸漬した。
引き上げてセル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、
150℃で3時間乾燥したのち500℃で2時間焼成し
た。担体への担時量はCe0.1モル、Rh0.05g、
Pd0.71gであつた。 比較例 4 酢酸で安定化したアルミナ含有率10重量%のア
ルミナゾル300gに蒸留水250gを加え、更に硝酸
アルミニウム45gを加え混合し、混合溶液を得
た。次に、平均粒径10μのγ−アルミナ500gを
加え、アルミナスラリーを調製した。スラリーの
粘度は200cpsであつた。このスラリー中にコー
ジエライト質モノリス状担体(直径93mm、長さ76
mm、円筒状)を120秒間浸漬し、引き上げてセル
内のスラリーを空気流で吹き飛ばし、150℃で3
時間乾燥した後、600℃で3時間焼成した。アル
ミナの被覆量は50gであつた。この担体を硝酸セ
リウム水溶液500c.c.(Ceを1.0モル含む)中に30
分間浸漬し、引き上げてセル内の液滴を空気流で
吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥した後、500℃で
2時間焼成した。Ceの担持した担体を塩化ロジ
ウム水溶液500c.c.(Rh0.09gを含む)中に30分間
浸漬した。引き上げてセル内の液滴を空気流で吹
き飛ばし、150℃で3時間乾燥し、500℃で2時間
焼成した。CeとRhが担持された担体を塩化白金
酸水溶液500c.c.(Pt0.86gを含む)中に30分間浸
漬した。引き上げてセル内の液滴を空気流で吹き
飛ばし、150℃の熱風で急速乾燥し、水素5%を
含有する500℃の窒素ガス中で3時間還元焼成
し、更に500℃で2時間焼成した。担体への担持
量は、Ce0.1モル、Rh0.10g、Pt0.69gであつ
た。 比較例 5 比較例4と同様の操作でコージエライト質モノ
リス状担体の表面にアルミナ皮膜を形成せしめ
た。アルミナの被覆量は50gであつた。 この担体を硝酸セリウム水溶液500c.c.(Ceを
1.0モル含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセ
ル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時
間乾燥した後、500℃で2時間焼成した。Ceが担
持している担体を塩化ロジウム水溶液500c.c.(Rh
を0.04g含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセ
ル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時
間乾燥した後、500℃で2時間焼成した。CeとRh
を担持した塩化白金酸と塩化パラジウムを含む混
合液体500c.c.(Pt0.64g、Pd0.28gを含む)中に
30分間浸漬し、引き上げてセル内の液滴を吹き飛
ばし、150℃の熱風で急速乾燥した後、5%の水
素を含有する500℃の窒素ガス中で3時間還元処
理し、更に500℃で2時間焼成した。担体への担
持量は、Ce0.1モル、Rh0.10g、Pt0.51g、
Pd0.22gであつた。 実施例 9 平均粒径3μの酸化銅(CuO)320gと平均粒
径10μのアルミナ410gを小型V型混合器を用い
て混合し、その混合物をルツボに取り、1400℃で
20時間電気炉中で加熱焼成した。該焼成物を実施
例1と同様の操作で硝酸による洗浄処理を行なつ
たのち、該焼成物を用いてスラリーを調製し、モ
ノリス状担体へコーテイングした。担体へのコー
テイング量は50gであつた。被覆物中のCuAl2O4
は93%、アルミナ分7%であつた。この担体を硝
酸セリウム水溶液500c.c.(Ceを1.8モル含有)中
に30分間浸漬し、引き上げてセル内の液滴を空気
流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥したのち、
500℃で2時間焼成した。セリウムの担持された
該担体を塩化ロジウム水溶液(Rhを0.05g含
有)中に30分間浸漬し、150℃で3時間乾燥後、
500℃で2時間焼成した。セリウムとロジウムの
担持された該担体を塩化白金酸と塩化パラジウム
を含有する混合溶液500c.c.(Pt1.0g、Pd0.45g含
有)中に30分間浸漬し、引き上げてセル内の液滴
を空気流で吹き飛ばし、150℃の熱風で急速乾燥
し、5%の水素を含有する500℃の窒素ガス中で
3時間還元焼成し、さらに空気雰囲気中2時間焼
成した。担持量はCe0.1モル、Rh0.03g、Pt0.51
g、Pd0.22gであつた。 実施例 10 平均粒径5μの酸化マンガン(MnO)290gを
用いて、前記実施例9と同様に操作し、担体に
MnAl2O4をコーテイングした。得られた担体を
実施例9と同様に処理してCe,Rh,Pt,Pdを担
持させる。担体への担持量はCe0.1モル、Rh0.03
g、Pt0.50g、Pd0.21gであつた。 実施例 11 平均粒径5μの酸化モリブデン(MoO2)520
gを用いて、前記実施例9と同様に操作し、担体
にMoAl2O4をコーテイングした。得られた担体を
実施例9と同様に処理してCe,Rh,Pt,Pdを担
持させる。担体への担持量はCe0.1モル、Rh0.03
g、Pt0.53g、Pd0.20gであつた。 実施例 12 平均粒径4μの酸化コバルト(CoO)300gを
用いて、前記実施例9と同様に操作し、担体に
CoAl2O4をコーテイングした。得られた担体を実
施例9と同様に処理する。担持量はCe0.1モル、
Rh0.03g、Pt0.51g、Pd0.20gであつた。 以上の実施例1〜12、比較例1〜5により得ら
れた排気ガス浄化用触媒についてそれぞれ以下の
ような耐久試験を実施した。 各実施例及び比較例で得られた触媒を、ステン
レス製の円筒状容器に充填して自動車用コンバー
ターとした。使用したエンジンは、6気筒2000c.c.
である。コンバーターをエギゾーストパイプに接
続して、回転数2000rpm、吸気負圧−240mmHg、
平均空燃比A/F=14.53に設定し、更に触媒床
温度を650〜750℃に設定した。燃料は市販されて
いる無鉛ガソリンを使用した。この条件で200時
間運転した。 浄化率の測定は、同じく6気筒2000c.c.エンジン
を用い、コンバーターへの入ガス温度400℃の条
件でまた空燃比(A/F)は適宜可変して測定し
た。排気ガス成分の分析はCOに関してはNDIR
(非分散赤外分析計)、HCに関してはFID(水素
炎イオン検出器)、NOxに関してはケミルミネツ
センス(化学発光分析計)で分析した。 測定結果を下記第1表に示す。
有害成分である一酸化炭素(CO)、炭化水素
(HC)、窒素酸化物(NOx)を高能率で浄化する
排気ガス浄化用触媒及びその製造方法に関するも
のである。 自動車等の内燃機関から放出される排気ガスの
浄化に用いる触媒は、反応物の量や濃度あるいは
作動中の温度など、化学反応速度に大きな影響を
及ぼす因子を一定とすることができない条件下で
使用されるため、これらの触媒に対しては非常に
巾の広い温度範囲で高い触媒活性を有しているこ
とが要求されている。 このような排気ガス浄化用触媒として、従来よ
り、触媒担体に活性物質をコーテイングし、該担
体に触媒物質を担持したものが知られており、特
に、活性物質として、高表面積を有する活性アル
ミナ(主としてγ−アルミナ)の薄い皮膜のもの
が用いられていた。 しかしながら、γ−アルミナは高温下で長時間
使用するとその結晶構造の変化が起き、比表面積
が低下し、触媒活性の経時変化を大きく助長し、
耐久性が悪くなるという欠点を有する。また、排
気ガス中には鉛やイオウ、リンの化合物等種々の
触媒等が含まれており、γ−アルミナはこれらの
触媒毒と反応するので、耐被毒性に対して必ずし
も満足できるものではない。更に、ニツケル、鉄
等の金属酸化物あるいはそれらの混合物や触媒物
質としてγ−アルミナに担持された触媒では、高
温下で長時間使用するとそれらの金属酸化物がγ
−アルミナと反応して触媒活性の劣化を助長する
という欠点をも有している。 本発明者らはこれらの欠点を解消すべく、排気
ガス中の有害な三成分を高性能で浄化する排気ガ
ス浄化用触媒について種々研究を重ねた結果、触
媒担体にある種の金属酸化物からなる活性物質を
被覆し該酸化物の皮膜を形成しその後触媒物質を
担持せしめることにより、前記三成分を同時にし
かも効率良く浄化することができる高性能な触媒
が得られることを見い出した。 即ち、本発明は触媒担体にMAl2O4(MはSr,
Mg,Cu,Mn,Mo,Zn,Fe,Co,Niを表わ
す。以下同じ。)で表わされるスピネル型構造金
属酸化物をコーテイングし、該担体に白金
(Pt)、パラジウム(Pd)のうち1種又は2種
と、ロジウム(Rh)とセリウム(Ce)又はロジ
ウム(Rh)単独を担持せしめてなる排気ガス浄
化用触媒及びその製造方法を提供するものであ
る。 本発明触媒は、触媒担体表面にコーテイングし
た被膜において、スピネル型構造金属酸化物
MAl2O4が全被覆中90重量%以上であり、また金
属Mの酸化物が全被覆量中10重量%以下であるこ
とが好ましい。 本発明による触媒の製造方法を更に詳しく以下
に記す。 アルミナ分5〜20重量%を含有する無機酸ある
いは有機酸により安定化したアルミナゾルに蒸留
水及び必要に応じて0.1〜10重量%の硝酸アルミ
ニウムAl(NO3)3・9H2Oを添加して混合する。
このアルミナゾル溶液に予じめ無機酸あるいは有
機酸を用いて処理されたスピネル型構造金属酸化
物微粉末粒子を加えて、スピネル分20〜60重量%
を含有するスピネルスラリーを調製する。その際
使用されるスピネル型構造金属酸化物は、通常の
方法例えば相当する金属Mの酸化物の粉末とアル
ミナ粉末を混合し、これを1200〜1600℃の温度で
加熱焼成して粉末状とする方法により得られる。
使用する場合には、上記金属酸化物及びアルミナ
の粉末は、平均粒径が0.5〜25μであることが好
ましい。また得られるスピネル型構造金属酸化物
粉末の平均粒径も紛砕処理により0.5〜25μとす
ることが好ましい。粉末平均粒径が0.5μ以下も
しくは25μ以上である場合、該粉末を用いて担体
表面にコーテイングして得られた皮膜の強度は著
しく劣るので好ましくない。 上記方法にて調製されたスピネル型構造金属酸
化物微粉末を無機酸(例えば硝酸、塩酸等)ある
いは有機酸(例えば酢酸等)を用いて洗浄処理を
行ない、次いで蒸留水を用いて更に洗浄し、乾
燥・焼成することにより、本発明に使用するスピ
ネル型構造金属酸化物微粉末が得られる。この洗
浄処理の目的は、洗浄末処理のスピネル型構造金
属酸化物の水浸PHが10〜11であり、これを水浸PH
7〜9に調整することである。洗浄未処理のスピ
ネル型構造金属酸化物微粉末を用いて、無機酸あ
るいは有機酸により安定化されたアルミナゾルと
のスラリーを調製すると、その微粉末の塩基性の
為にスピネルスラリーの粘度が安定せず、担体表
面に均一にコーテイングされたスピネル型構造金
属酸化物の皮膜が得られない。従つて、本発明で
用いるスピネル型構造金属酸化物の水浸PHは7〜
9にする必要がある。ここで水浸PHとは、粉末を
蒸留水に浸漬し(粉末:蒸留水の重量比=2:
3)、20〜30分間撹拌後の懸濁液のPHを言い、例
えば水浸PH7〜9とは、粉末が水溶液中でほぼ中
性を示すことである。スラリーに硝酸アルミニウ
ムを添加した場合には、スラリーの粘度調整が可
能であるとともに、担体に対するスピネル型構造
金属酸化物皮膜の密着性を向上させることができ
る。 得られるスピネルスラリーに通常の方法、例え
ば触媒担体特にモノリス状担体を浸漬し、引き上
げてセル内のスラリーを空気流で吹き飛ばし、担
体表面にスピネルスラリーを付着させる。次いで
室温乃至150℃で乾燥し、更に300〜1400℃、好ま
しくは400〜800℃で焼成する。浸漬、乾燥及び焼
成工程は所望の厚さのスピネル皮膜が得られるま
で2回以上繰り返すことができる。ただしコーテ
イング皮膜中のスピネル型構造金属酸化物は90重
量%以上、またアルミナは10重量%以下とするこ
とが適当である。 次いで該担体を、ロジウムを含有する溶液又は
ロジウムを含有する溶液とセリウムを含有する溶
液に、及び白金、パラジウムのうち1種又は2種
を含有する溶液の各々に浸漬し、乾燥し、空気中
あるいは窒素などの不活性ガス中、または水素等
の還元ガス中で焼成することにより本発明の触媒
が得られる。本発明で用いる担体は、粒状、モノ
リス状などの形状のものが用いられる。本発明で
用いるモノリス状担体の材料としては、コージエ
ライト、ムライト、α−アルミナ、マグネシア、
ジルコニア、シリコンカーバイト、シリコンナイ
トライド等が適当である。 本発明で用いる5〜20重量%濃度のアルミナゾ
ルは、例えば特公昭40−3658号公報に記載されて
いる方法によつて製造される無定形繊維状コロイ
ダルアルミナであり、無機酸又は有機酸で安定化
されているものであれば良い。酢酸、ギ酸、乳
酸、酪酸等の有機酸、硝酸、塩酸等の無機酸及び
これらの混酸が安定剤として使用できる。 本発明で用いられる触媒物質及びその担持量
は、セリウム0.01〜2.0モル/で好ましくは0.1
モル〜0.6モル/、またジウムは0.01〜0.3g/
、好ましくは0.05〜0.2g/、白金、パラジ
ウムは各々0.05〜5.0g/、好ましくは0.5〜3.0
g/で、ロジウム、白金、パラジウムの総量は
0.1〜5.0g/、好ましくは0.5〜3.0g/であ
る。 以下、本発明を実施例及び比較例に従つて更に
詳しく説明する。 実施例 1 平均粒径4μの酸化ニツケル300gと平均粒径
10μのアルミナ410gを小型V型混合器を用いて
混合し、その混合物をルツボに取り、1400℃で20
時間電気炉中で焼成した。冷却後、焼成物を
0.1Nの硝酸溶液1を用いて洗浄処理した。更
に蒸留水2を用いて洗浄処理を行なつた。その
後、該洗浄物を300℃で12時間焼成した。該焼成
物をアルミナ製ボールミルを用いて乾式粉砕を行
ない平均粒径6μのスピネル型構造金属酸化物を
得た。 次に酢酸で安定したアルミナ含有率10重量%の
アルミナゾル300gに蒸留水250gを加え、更に硝
酸アルミニウムを45g加え混合して混合溶液を得
た。この溶液に前記で製造したスピネル型構造金
属酸化物NiAl2O4(平均粒径6μ)500gを加
え、スピネルスラリーを調製した。スラリーの粘
度は250cpsであつた。 このスラリー中にコージエライト質モノリス状
担体(直径93mm、長さ76mm、円筒状)を120秒間
浸漬し、引き上げてセル内につまつているスラリ
ーを空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥し
た後、600℃で3時間焼成した。被覆量は50gで
あり、被覆物中のNiAl2O4は93%、アルミナ分7
%であつた。 この担体を塩化ロジウム水溶液500c.c.(Rhを
0.07g含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセル
内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間
乾燥し、500℃で2時間焼成した。Rhが担持され
た担体を塩化白金酸水溶液500c.c.(Ptを1.4g含
む)中に同様に30分間浸漬した。引き上げてセル
内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃の熱風で
急速乾燥し、5%の水素を含有する500℃の窒素
ガス中で3時間還元焼成した。Rh担持量は0.04
g、Pt担持量は0.72gであつた。 実施例 2 平均粒径4μの酸化マグネシウム160gと平均
粒径10μのアルミナ410gを小型V型混合器を用
いて混合し、その混合物をルツボに取り、1400℃
で20時間電気炉中で加熱焼成した。該焼成物を実
施例1と同様の操作で硝酸による洗浄処理を行つ
たのちスラリーを調製し、モノリス状担体へコー
テイングする工程を経て、モノリス状担体におけ
るスラリーの被覆量50gを得た。被覆物中の
MgAl2O4は93%、アルミナ分7%であつた。 この担体を、更に塩化ロジウム水溶液500c.c.
(Phを0.05g含む)中に30分間浸漬し、引き上げ
てセル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で
3時間乾燥し、500℃で2時間焼成した。冷却
後、Rhが担持された担体を硝酸パラジウム水溶
液500c.c.(Pdを1.28g含む)中に30分間浸漬し
た。引き上げてセル内の液滴を空気流で吹き飛ば
し、150℃で3時間乾燥し、500℃で2時間焼成し
た。RhとPtを担持した担体を塩化白金酸水溶液
500c.c.(Ptを0.44g含む)中に室温で30分間浸漬
した。引き上げてセル内の液滴を空気流で吹き飛
ばし、150℃の熱風で急速乾燥し、5%の水素を
含有する500℃の窒素ガス中で3時間還元処理し
た。その後500℃で2時間焼成した。Rh担持量は
0.03g、Pd担持量は0.22g、Pt担持量は0.51gで
あつた。 実施例 3 平均粒径3μの酸化鉄330gと平均粒径10μの
アルミナ410gを小型V型混合器を用いて混合
し、その混合物をルツボに取り、1400℃で20時間
電気炉中で加熱焼成した。該焼成物を実施例1と
同様の操作で酢酸による洗浄処理を行なつたの
ち、該焼成物を用いてスラリーを調製し、モノリ
ス状担体へコーテイングする工程を経て、モノリ
ス状担体におけるスラリーの被覆量50gを得た。
被覆物中のFeAl2O4は93%、アルミナ分7%であ
つた。 この担体を、更に塩化ロジウム水溶液500c.c.
(Rhを0.08g含む)中に30分間浸漬し、引き上げ
てセル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で
3時間乾燥し、500℃で2時間焼成した。冷却
後、Rhが担持された担体を塩化パラジウム水溶
液500c.c.(Pdを1.78g含む)中に30分間浸漬し
た。引き上げてセル内の液滴を空気流で吹き飛ば
し、150℃で3時間乾燥し、500℃ので2時間焼成
した。担体への担持量は、Rh0.05g、Pd0.71g
であつた。 実施例 4 実施例2と同様の方法で硝酸により処理された
MgAl2O4粉末を調製した。次に塩酸でアルミナ
含有率10重量%のアルミナゾル360gに蒸留水300
gを加え、更に硝酸アルミニウムを54g加え、混
合溶液を得た。この溶液に平均粒径6μの前記ス
ピネル型構造金属酸化物微粉末360gを加え、ス
ピネルスラリーを調製した。スラリーの粘度は
200cpsであつた。 このスラリー中にコージエライト質モノリス状
担体(直径93mm、長さ76mm、円筒状)を120秒間
浸漬し、引き上げてセル内のスラリーを空気流で
吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥したのち、600℃
で3時間焼成した。担体における被覆量は40gで
あり、被覆物中のMgAl2O4は88重量%、アルミ
ナ分12%であつた。該担体に実施例2と同様の操
作でRh,Pt,Pdを担持させる。担持量は、
Rh0.03g、Pd0.23g、Pt0.50gであつた。 比較例 1 酢酸で安定化したアルミナ含有率10重量%のア
ルミナゾル300gに蒸留水250gを加え、更に硝酸
アルミニウム45gを加え混合し、混合溶液を得
た。次に、平均粒径10μのγ−アルミナ500gを
加え、アルミナスラリーを調製した。スラリーの
粘度は200cpsであつた。このスラリー中にコー
ジエライト質モノリス状担体(直径93mm、長さ76
mm、円筒状)を120秒間浸漬し、引き上げてセル
内のスラリーを空気流で吹き飛ばし、150℃で3
時間乾燥した後、600℃で3時間焼成した。アル
ミナの被覆量は50gであつた。この担体を塩化ロ
ジウム水溶液500c.c.(Rh0.05g含む)中に30分間
浸漬した。引き上げてセル内の液滴を空気流で吹
き飛ばし、150℃で3時間乾燥し、500℃で2時間
焼成した。Rhが担持された担体を塩化白金水溶
液500c.c.(Pt0.9gを含む)中に30分間浸漬した。
引き上げてセル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、
150℃の熱風で急速乾燥し、水素5%を含有する
500℃の窒素ガス中で3時間還元焼成した。担体
への担持量は、Rh0.04g、Pt0.72gであつた。 比較例 2 比較例1と同様の操作でコージエライト質モノ
リス状担体の表面にアルミナ皮膜を形成せしめ
た。アルミナの被覆量は50gであつた。この担体
を塩化ロジウム水溶液500c.c.(Rh0.04gを含む)
中に30分間浸漬した。引き上げてセル内の液滴を
空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥し、500
℃で2時間焼成した。Rhが担持された担体を硝
酸パラジウム水溶液500c.c.(Pdを0.28g含む)中
に30分間浸漬した。引き上げてセル内の液滴を空
気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥し、500℃
で3時間焼成した。RhとPdを担持させた担体を
塩化白金酸水溶液500c.c.(Pt0.64gを含む)中に
30分間浸漬した。引き上げてセル内の液滴を空気
流で吹き飛ばし、150℃の熱風で急速乾燥し、水
素5%を含有する500℃の窒素ガス中で3時間還
元焼成した。その後、500℃で2時間焼成した。
担体への担持量は、Rh0.03g、Pd0.22g、Pt0.51
gであつた。 比較例 3 比較例1と同様の操作でコージエライト質モノ
リス状担体の表面にアルミナ皮膜を形成せしめ
た。アルミナの被覆量は50gであつた。この担体
を硝酸第一鉄水溶液500c.c.(Fe1.0モルを含む)
中に30分間浸漬した。引き上げてセル内の液滴を
空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥し、500
℃で2時間焼成した。Feが担持された担体を塩
化ロジウム水溶液500c.c.(Rh0.06gを含む)中に
30分間浸漬した。引き上げてセル内の液滴を空気
流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥した後、500
℃で2時間焼成した。FeとRhが担持された担体
を硝酸パラジウム水溶液500c.c.(Pd0.90gを含
む)中に30分間浸漬した。引き上げてセル内の液
滴を空気流で吹き飛ばし、150℃の熱風で3時間
乾燥し、500℃で2時間焼成した。この担体への
担持量はFe0.1モル、Rh0.05g、Pt0.71gであつ
た。 実施例 5 平均粒径4μの酸化亜鉛330gと平均粒径10μ
のアルミナ410gを小型V型混合機を用いて混合
し、その混合物をルツボに取り、1400℃で20時間
電気炉中で加熱焼成した。冷却後、該焼成物を
0.1Nの硝酸溶液1を用いて洗浄処理した。更
に蒸留水2を用いて洗浄処理を行なつた。その
後、該洗浄物を300℃で12時間焼成した。該焼成
物をアルミナ製ボールミルを用いて乾式紛砕を行
ない平均粒径6μのスピネル型構造金属酸化物微
粉末を得た。 この酢酸で安定化したアルミナ含有率10重量%
のアルミナゾル300gに蒸留水250gを加え、更に
硝酸アルミニウムを45g加え混合して混合溶液を
得た。この溶液に前記で製造したスピネル型構造
金属酸化物ZnAl2O4(平均粒径6μ)500gを加
え、スピネルスラリーを調製した。スラリーの粘
度は250cpsであつた。 このスラリー中にコージエライト質モノリス状
担体(直径93mm、長さ76mm、円筒状)を120秒間
浸漬し、引き上げてセル内につまつているスラリ
ーを空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥し
た後、600℃で3時間焼成した。被覆量は50gで
あり、被覆物中のZnAl2O4は93%、アルミナ分7
%であつた。 この担体を硝酸セリウム水溶液500c.c.(Ceを
1.8モル含む)中に30分間浸漬した。引き上げて
セル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3
時間乾燥後、500℃で2時間焼成した。Ceの担持
された担体を更に塩化ロジウム水溶液500c.c.(Rh
を0.07g含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセ
ル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時
間乾燥し、500℃で2時間焼成した。CeとRhが担
持された担体を塩化白金酸水溶液500c.c.(Ptを1.5
g含む)中に同様に30分間浸漬した。引き上げて
セル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃の熱
風で急速乾燥し、5%の水素を含有する500℃の
窒素ガス中で3時間還元焼成し、その後500℃で
2時間焼成した。担体のCe担持量は0.1モル、Rh
担持量は0.04g、Pt担持量は0.76gであつた。 実施例 6 平均粒径4μの酸化マグネシウム160gと平均
粒径10μのアルミナ410gを小型V型混合器を用
いて混合し、その混合物をルツボに取り、1400℃
で20時間電気炉中で加熱焼成した。該焼成物を実
施例5と同様の操作で硝酸による洗浄処理を行な
つたのち、該焼成物を用いてスラリーを調製し、
モノリス状担体へコーテイングする工程を経て、
モノリス状担体におけるスラリーの被覆量50gを
得た。被覆物中のMgAl2O4は93%、アルミナ分
7%であつた。 この担体を硝酸セリウム水溶液500c.c.(Ceを
1.8モル含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセ
ル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時
間乾燥した後、500℃で2時間焼成した。Ceを担
持した担体を、更に塩化ロジウム水溶液500c.c.
(Rhを0.05g含む)中に30分間浸漬し、引き上げ
てセル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で
3時間乾燥したのち500℃で2時間焼成した。Ce
とRhの担持された担体を塩化白金酸と塩化パラ
ジウムを含有する混合溶液500c.c.(Pt1.0g、
Pd0.45gを含む)中に30分間浸漬し、引き上げて
セル内の液滴を空気で吹き飛ばし、150℃の熱風
で急速乾燥し、5%の水素を含有する500℃の窒
素ガス中で3時間還元焼成し、更に500℃で2時
間焼成した。担体への担持量は、Ce0.1モル、
Rh0.03g、Pt0.51g、Pd0.22gであつた。 実施例 7 平均粒径3μの酸化ストロンチウム粉末415g
と平均粒径10μのアルミナ410gを小型V型混合
器を用いて混合し、その混合物をルツボに取り、
1400℃で20時間電気炉中で焼成した。該焼成物を
実施例5と同様の操作で酢酸による洗浄処理を行
なつたのち、該焼成物を用いてスラリーを調製
し、モノリス状担体へコーテイングする工程を経
て、モノリス状担体におけるスラリーの被覆量50
gを得た。被覆物中のSrAl2O4は93%、アルミナ
分7%であつた。 この担体を硝酸セリウム水溶液500c.c.(Ce1.8
モル含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセル内
の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾
燥した後、500℃で2時間焼成した。Ceを担持し
た担体を、更に塩化ロジウム水溶液500c.c.(Rhを
0.12g含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセル
内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間
乾燥したのち500℃で2時間焼成した。CeとRhの
担持された担体を塩化白金酸水溶液500c.c.(Ptを
1.38g含む)中に室温で30分間浸漬した。引き上
げてセル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃
の熱風で急速乾燥し、5%の水素を含有する500
℃の窒素ガス中で3時間還元焼成した。その後
500℃で2時間焼成した。担体へのCe担持量は
0.1モル、Rh担持量は0.07g、Pt担持量は0.69g
であつた。 実施例 8 実施例6と同様の方法で硝酸により処理された
MgAl2O4粉末を調製した。次に塩酸で安定化し
たアルミナ含有率10重量%のアルミナゾル360g
に蒸留水300gを加え、更に硝酸アルミニウムを
54g加え、混合溶液を得た。この溶液に平均粒径
6μの前記スピネル型構造金属酸化物360gを加
え、スピネルスラリーを調製した。スラリーの粘
度は200cpsであつた。 このスラリー中にコージエライト質モノリス状
担体(直径93mm、長さ76mmの円筒状)を120秒間
浸漬し、引き上げてセル内のスラリー空気流で吹
き飛ばし、150℃で3時間乾燥したのち、600℃で
3時間焼成した。担体における被覆量は40gであ
り、被覆物中のMgAl2O4は88%、アルミナ分12
%であつた。 この担体を硝酸セリウム水溶液500c.c.(Ce1.8
モル含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセル内
の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾
燥した後、500℃で2時間焼成した。Ceを担時し
た担体を、更に硝酸パラジウム水溶液500c.c.(Pd
を1.78g含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセ
ル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時
間乾燥したのち500℃で2時間焼成した。CeとPd
の担持された担体を塩化ロジウム水溶液500c.c.
(Rhを0.08g含む)中に室温で30分間浸漬した。
引き上げてセル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、
150℃で3時間乾燥したのち500℃で2時間焼成し
た。担体への担時量はCe0.1モル、Rh0.05g、
Pd0.71gであつた。 比較例 4 酢酸で安定化したアルミナ含有率10重量%のア
ルミナゾル300gに蒸留水250gを加え、更に硝酸
アルミニウム45gを加え混合し、混合溶液を得
た。次に、平均粒径10μのγ−アルミナ500gを
加え、アルミナスラリーを調製した。スラリーの
粘度は200cpsであつた。このスラリー中にコー
ジエライト質モノリス状担体(直径93mm、長さ76
mm、円筒状)を120秒間浸漬し、引き上げてセル
内のスラリーを空気流で吹き飛ばし、150℃で3
時間乾燥した後、600℃で3時間焼成した。アル
ミナの被覆量は50gであつた。この担体を硝酸セ
リウム水溶液500c.c.(Ceを1.0モル含む)中に30
分間浸漬し、引き上げてセル内の液滴を空気流で
吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥した後、500℃で
2時間焼成した。Ceの担持した担体を塩化ロジ
ウム水溶液500c.c.(Rh0.09gを含む)中に30分間
浸漬した。引き上げてセル内の液滴を空気流で吹
き飛ばし、150℃で3時間乾燥し、500℃で2時間
焼成した。CeとRhが担持された担体を塩化白金
酸水溶液500c.c.(Pt0.86gを含む)中に30分間浸
漬した。引き上げてセル内の液滴を空気流で吹き
飛ばし、150℃の熱風で急速乾燥し、水素5%を
含有する500℃の窒素ガス中で3時間還元焼成
し、更に500℃で2時間焼成した。担体への担持
量は、Ce0.1モル、Rh0.10g、Pt0.69gであつ
た。 比較例 5 比較例4と同様の操作でコージエライト質モノ
リス状担体の表面にアルミナ皮膜を形成せしめ
た。アルミナの被覆量は50gであつた。 この担体を硝酸セリウム水溶液500c.c.(Ceを
1.0モル含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセ
ル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時
間乾燥した後、500℃で2時間焼成した。Ceが担
持している担体を塩化ロジウム水溶液500c.c.(Rh
を0.04g含む)中に30分間浸漬し、引き上げてセ
ル内の液滴を空気流で吹き飛ばし、150℃で3時
間乾燥した後、500℃で2時間焼成した。CeとRh
を担持した塩化白金酸と塩化パラジウムを含む混
合液体500c.c.(Pt0.64g、Pd0.28gを含む)中に
30分間浸漬し、引き上げてセル内の液滴を吹き飛
ばし、150℃の熱風で急速乾燥した後、5%の水
素を含有する500℃の窒素ガス中で3時間還元処
理し、更に500℃で2時間焼成した。担体への担
持量は、Ce0.1モル、Rh0.10g、Pt0.51g、
Pd0.22gであつた。 実施例 9 平均粒径3μの酸化銅(CuO)320gと平均粒
径10μのアルミナ410gを小型V型混合器を用い
て混合し、その混合物をルツボに取り、1400℃で
20時間電気炉中で加熱焼成した。該焼成物を実施
例1と同様の操作で硝酸による洗浄処理を行なつ
たのち、該焼成物を用いてスラリーを調製し、モ
ノリス状担体へコーテイングした。担体へのコー
テイング量は50gであつた。被覆物中のCuAl2O4
は93%、アルミナ分7%であつた。この担体を硝
酸セリウム水溶液500c.c.(Ceを1.8モル含有)中
に30分間浸漬し、引き上げてセル内の液滴を空気
流で吹き飛ばし、150℃で3時間乾燥したのち、
500℃で2時間焼成した。セリウムの担持された
該担体を塩化ロジウム水溶液(Rhを0.05g含
有)中に30分間浸漬し、150℃で3時間乾燥後、
500℃で2時間焼成した。セリウムとロジウムの
担持された該担体を塩化白金酸と塩化パラジウム
を含有する混合溶液500c.c.(Pt1.0g、Pd0.45g含
有)中に30分間浸漬し、引き上げてセル内の液滴
を空気流で吹き飛ばし、150℃の熱風で急速乾燥
し、5%の水素を含有する500℃の窒素ガス中で
3時間還元焼成し、さらに空気雰囲気中2時間焼
成した。担持量はCe0.1モル、Rh0.03g、Pt0.51
g、Pd0.22gであつた。 実施例 10 平均粒径5μの酸化マンガン(MnO)290gを
用いて、前記実施例9と同様に操作し、担体に
MnAl2O4をコーテイングした。得られた担体を
実施例9と同様に処理してCe,Rh,Pt,Pdを担
持させる。担体への担持量はCe0.1モル、Rh0.03
g、Pt0.50g、Pd0.21gであつた。 実施例 11 平均粒径5μの酸化モリブデン(MoO2)520
gを用いて、前記実施例9と同様に操作し、担体
にMoAl2O4をコーテイングした。得られた担体を
実施例9と同様に処理してCe,Rh,Pt,Pdを担
持させる。担体への担持量はCe0.1モル、Rh0.03
g、Pt0.53g、Pd0.20gであつた。 実施例 12 平均粒径4μの酸化コバルト(CoO)300gを
用いて、前記実施例9と同様に操作し、担体に
CoAl2O4をコーテイングした。得られた担体を実
施例9と同様に処理する。担持量はCe0.1モル、
Rh0.03g、Pt0.51g、Pd0.20gであつた。 以上の実施例1〜12、比較例1〜5により得ら
れた排気ガス浄化用触媒についてそれぞれ以下の
ような耐久試験を実施した。 各実施例及び比較例で得られた触媒を、ステン
レス製の円筒状容器に充填して自動車用コンバー
ターとした。使用したエンジンは、6気筒2000c.c.
である。コンバーターをエギゾーストパイプに接
続して、回転数2000rpm、吸気負圧−240mmHg、
平均空燃比A/F=14.53に設定し、更に触媒床
温度を650〜750℃に設定した。燃料は市販されて
いる無鉛ガソリンを使用した。この条件で200時
間運転した。 浄化率の測定は、同じく6気筒2000c.c.エンジン
を用い、コンバーターへの入ガス温度400℃の条
件でまた空燃比(A/F)は適宜可変して測定し
た。排気ガス成分の分析はCOに関してはNDIR
(非分散赤外分析計)、HCに関してはFID(水素
炎イオン検出器)、NOxに関してはケミルミネツ
センス(化学発光分析計)で分析した。 測定結果を下記第1表に示す。
【表】
上記第1表から明らかなように、実施例1〜12
で調製された触媒(本発明)の浄化率は、耐久試
験後においてもほとんど低下しない。それに対
し、比較例1〜5で得られる触媒(従来)の浄化
率は耐久試験後低下する。また、触媒物質として
Ce及びRhを両方とも担持した触媒(実施例5〜
12)は、特に高性能な浄化率を示し、例えば比較
例の触媒に比べて担持物質中のRhの量が少なく
ても浄化性能が優れしかも良好な耐久性を示す。 次に、本発明で得られた排気ガス浄化用触媒
(実施例1と5)及び従来の浄化用触媒(比較例
1と4)について、それぞれ排気ガス中の有害成
分であるCO,HC,NOxを全て60%以上浄化する
ことのできる範囲を調べ、その結果を第1図及び
第2図に示した。図中、三成分を全て60%以上浄
化する空燃比A/Fの巾を、,′′(第1
図)、,′′(第2図)で表わす。 図から明らかなように、本発明浄化用触媒の浄
化率を一定に保つことのできる空燃比A/Fの巾
,は、従来の触媒のそれ′′,′′に
比べ
非常に広く、良好に浄化することができる。 また、各実施例及び比較例で得られた触媒につ
いてそれぞれ、前記と同様に、60%以上の浄化性
能を有する空燃比A/Fの巾を調べ、その結果を
第2表に示す。
で調製された触媒(本発明)の浄化率は、耐久試
験後においてもほとんど低下しない。それに対
し、比較例1〜5で得られる触媒(従来)の浄化
率は耐久試験後低下する。また、触媒物質として
Ce及びRhを両方とも担持した触媒(実施例5〜
12)は、特に高性能な浄化率を示し、例えば比較
例の触媒に比べて担持物質中のRhの量が少なく
ても浄化性能が優れしかも良好な耐久性を示す。 次に、本発明で得られた排気ガス浄化用触媒
(実施例1と5)及び従来の浄化用触媒(比較例
1と4)について、それぞれ排気ガス中の有害成
分であるCO,HC,NOxを全て60%以上浄化する
ことのできる範囲を調べ、その結果を第1図及び
第2図に示した。図中、三成分を全て60%以上浄
化する空燃比A/Fの巾を、,′′(第1
図)、,′′(第2図)で表わす。 図から明らかなように、本発明浄化用触媒の浄
化率を一定に保つことのできる空燃比A/Fの巾
,は、従来の触媒のそれ′′,′′に
比べ
非常に広く、良好に浄化することができる。 また、各実施例及び比較例で得られた触媒につ
いてそれぞれ、前記と同様に、60%以上の浄化性
能を有する空燃比A/Fの巾を調べ、その結果を
第2表に示す。
【表】
【表】
これらを検討すると、実施例で調製された各触
媒の空燃比巾は、初期段階においても比較例で調
製された触媒に比べ広いが、耐久試験後は両者の
相違が一層著しく、特にセリウムとロジウムを両
方担持させた触媒(実施例5〜7)は耐久試験後
も広い空燃比巾を有し、排気ガス雰囲気リツチ
側、リーン側のいずれにおいてもCO,HC,NOx
を効率良く浄化するために高性能であることがわ
かる。 上記記載からも明らかなように、本発明排気ガ
ス浄化用触媒は排気ガス中に含まれるCO,HC,
NOxの三成分を高能率で浄化することができ、
また特に空燃比A/Fが13.5乃至15.5の範囲内で
運転される内燃機関からの排気ガス中にある前記
有害成分の同時浄化に優れた効果を発揮できる
等、本発明は非常に優れたものである。
媒の空燃比巾は、初期段階においても比較例で調
製された触媒に比べ広いが、耐久試験後は両者の
相違が一層著しく、特にセリウムとロジウムを両
方担持させた触媒(実施例5〜7)は耐久試験後
も広い空燃比巾を有し、排気ガス雰囲気リツチ
側、リーン側のいずれにおいてもCO,HC,NOx
を効率良く浄化するために高性能であることがわ
かる。 上記記載からも明らかなように、本発明排気ガ
ス浄化用触媒は排気ガス中に含まれるCO,HC,
NOxの三成分を高能率で浄化することができ、
また特に空燃比A/Fが13.5乃至15.5の範囲内で
運転される内燃機関からの排気ガス中にある前記
有害成分の同時浄化に優れた効果を発揮できる
等、本発明は非常に優れたものである。
第1図は実施例1及び比較例1で得られた触媒
の浄化性能を示すグラフ、第2図は実施例5及び
比較例4で得られた触媒の浄化率性能を示すグラ
フを表わす。
の浄化性能を示すグラフ、第2図は実施例5及び
比較例4で得られた触媒の浄化率性能を示すグラ
フを表わす。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 触媒担体に、MAl2O4(MはSr,Mg,Cu,
Mn,Mo,Zn,Fe,Co,Niを表わす)で表わさ
れるスピネル型構造金属酸化物をコーテイング
し、該担体に白金、パラジウムのうち1種又は2
種とロジウムを担持せしめたことを特徴とする排
気ガス浄化用触媒。 2 触媒担体に、MAl2O4(MはSr,Mg,Cu,
Mn,Mo,Zn,Fe,Co,Niを表わす)で表わさ
れるスピネル型構造金属酸化物をコーテイング
し、該担体に白金、パラジウムのうち1種又は2
種とセリウムとロジウムを担持せしめたことを特
徴とする排気ガス浄化用触媒。 3 触媒担体にコーテイングされる酸化物が、
MAl2O4(MはSr,Mg,Cu,Mn,Mo,Zn,
Fe,Co,Niを表わす)で表わされるスピネル型
構造金属酸化物と、前記Mに相当する金属:
Sr,Mg,Cu,Mn,Mo,Zn,Fe,Co,Ni又は
Alの酸化物を含有する特許請求の範囲第1項又
は第2項記載の触媒。 4 触媒担体に、MAl2O4(MはSr,Mg,Cu,
Mn,Mo,Zn,Fe,Co,Niを表わす)で表わさ
れるスピネル型構造金属酸化物をコーテイングす
るにあたり、前記スピネル型構造金属酸化物を予
じめ無機酸もしくは有機酸を用いて処理し、該酸
化物と無機酸もしくは有機酸により安定化された
アルミナゾルからなるスラリーに触媒担体を浸漬
して、担体表面上にスピネル型構造金属酸化物の
皮膜を被覆せしめ、次いで該皮膜を乾燥・焼成し
てスピネル型構造金属酸化物の薄い皮膜を形成
後、白金、パラジウムのうち1種又は2種の元素
含有溶液、及びロジウム元素含有溶液とセリウム
元素含有溶液またはロジウム元素含有溶液単独の
各々に前記担体を含浸し、次いで焼成あるいは還
元処理することを特徴とする排気ガス浄化用触媒
の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8567079A JPS5610334A (en) | 1979-07-06 | 1979-07-06 | Catalyst for cleaning up exhaust gas and manufacture of said catalyst |
US06/109,148 US4274981A (en) | 1979-07-06 | 1980-01-02 | Catalyst for purifying exhaust gas and the process for manufacturing thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8567079A JPS5610334A (en) | 1979-07-06 | 1979-07-06 | Catalyst for cleaning up exhaust gas and manufacture of said catalyst |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5610334A JPS5610334A (en) | 1981-02-02 |
JPS6137983B2 true JPS6137983B2 (ja) | 1986-08-27 |
Family
ID=13865253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8567079A Granted JPS5610334A (en) | 1979-07-06 | 1979-07-06 | Catalyst for cleaning up exhaust gas and manufacture of said catalyst |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4274981A (ja) |
JP (1) | JPS5610334A (ja) |
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JPS59225277A (ja) * | 1983-06-02 | 1984-12-18 | 和歌山鉄工株式会社 | 布帛処理用熱風浄化循環装置 |
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FR2632874A1 (fr) * | 1988-06-20 | 1989-12-22 | Rhone Poulenc Chimie | Nouveau catalyseur pouvant etre employe dans un procede de reduction selective des oxydes d'azote |
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