JPS6146252A - 排気ガス浄化用モノリス触媒 - 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】

〔産業上の利用分野１ 本発明□はモノリス触媒に関し、詳しくは該触媒内部の
位置によって触媒成分の担持量が興なｉモノリス触媒に
関する。 本発明のモノリス触媒を自動車の排気系等に取付け、て
使用すると触媒内部における現実の排気ガスの濃度分゛
布及び流速分布に適合した最適な排気ガス浄化を行うこ
とができる□。

【従来の技術］　− 従来用いられているモノリス触媒は、触媒成分の担持′
量分゛布がモノリス触媒全域にわたってほぼ一様゛であ
□る。 しかるに現実の一用゛状況下において触媒内部における
排気ガス浄ン速は一様ではない。即ち、排気ガスの流入
端近傍及び触媒の外周部において流速は比較的遅い。こ
のため、該流速の遅い部分において、排気ガス中のハロ
ゲン化鉛（ＰｂＸ）等は白金（Ｐｔ　）等の触媒成分を
触媒として硫酸鉛（ＰｂＳＯ４）、酸化鉛（Ｐｉ）Ｏ）
等の鉛化合物を生成して目づまりを発生し、このため触
媒の浄化性能、耐久性が劣化しがちである。 又、触媒反応は、一般に発熱反応であり、反応開始後は
温度が上昇する。故に、触媒上流域において貴金属を多
く担持すると低温で着火し、その反応熱により下流域に
おいても濃度が上昇する。 故に、下流域における触媒量は上流域に比し少量で足り
る。 【発明の解決しようとする問題点］ 本発明は上記事情に鑑み案出されたものであり、モノリ
ス触媒内部における排気ガスの流速分布及び温度分布に
応じて最適な排気ガス浄化を行ない得るように、触媒成
分の担持量を場所的に変化させたモノリス触媒を提供せ
んとするものである。 【問題点を解決するための手段】 本発明は排気ガス流入端から若干内側の部分及び該部分
から下流側の軸心部近傍の部分に触媒成分を比較的多量
に担持させたモノリス触媒である。 第１図は本発明のモノリス触媒１の断面模式図であり、
第２図及び第３図は該モノリス触媒１を触媒コンバータ
２に装着した様子を表わす断面模式図である。 すなわち、本発明は軸方向に延びる多数の細孔を有し、
外形が柱状をなすモノリス触媒基材と、該触媒基材の前
記細孔内表面の少なくとも一部に触媒成分が担持された
排気ガス浄化用モノリス触媒１であって、 前記触媒成分の担持量は、前記モノリス触ｌＩＫ基スの
下流側の軸心部付近１３において残りの他の部分より大
きいことを特徴とするモノリス触媒でで ある。 モノリス触媒基材は触媒の外形を規定し、その材質とし
ては一般にコージェライトが用いられるが、その他ムラ
イト、スピネル等を用いることもできる。ｌ１ｉｌＥｌ
材は排気ガスの流れ方向に伸びる多数の細孔（１００〜
６００個／平方インチ）を有するハニカム構造、又は三
次元網目構造の一体成形゛構造であり、その外形は柱状
（円柱、四角柱等モノリス触媒の設置されるべき排気系
の内形状に適合した形状）をなす。 本発明において、触媒成分は一般には担持層に！持され
る・これは第１図に示すようにモノリス１２、及び該部
分１２より下流側であって輪心部付近１３、好ましくは
第２図又は第３−に示すようにモノリス触媒１の装着さ
れるコンバータ２の排気ガス流入側の管の軸心を中心と
し、該管、の管径すに対し、１ｂ〜１．５ｂの径の内側
の部分１３に、他の部分１１．１４よりも多量に担持さ
れている。換言すれば目詰りの発生しゃすい排気ガス流
入端近例の部分１１及び下流側外周部１４では触媒成分
の担持量はより少ないが又は担−持されていない。 ここにおいて下流側では前記触媒成分が多量に担持され
ている部分１２における触媒反応に伴う発熱、着火によ
り濃度上昇が起るにもかかわらず下流側軸心部１３にお
ける触媒成分の担持層が多い理由は、該下流側軸心部１
３では排気ガスの流速が大きい為、所期の浄化性能を得
るためには流速の遅い外周部１４よりも多量の触媒成分
が必要だからである。尚、ここに下流側軸心部１３とは
、一般には第１図に示すようにモノリス触媒１の軸心部
を意味するが、これに限定されず、第３図に示すように
触媒コンバータ２がモノリス触媒１に対して偏心して配
置されている場合は、触媒フン　　　　゛ベータ２の排
気ガス後入側の管の軸心、即ち排気ガス流速の最大とな
る部分を意味する。 第１図〜第３ＩＰｌＩに示！触媒成分の担持量分布は、
（イ）適当なマスク等を用いて上記部分１２．１３に、
選択的に他の部分１１．１４よりも多数回触媒成分を含
有する溶液を付着させることにより、又は（ロ）細、孔
内表面に形成した担持層に触媒成分を担持させる場合に
おいて、該部分１２．１３に形成する触媒担持層の厚さ
を他の部分１１．１４よりも厚くすることによって与え
ることができる。ここに触媒担持層の上記厚さ分布は、
担持層成分を含有するスラリーへのマスク等を用いた選
択的浸漬等によって実現することができる。また、触媒
担持層の各部分における厚さを変えることにより、上記
触媒成分の担持量分布を与えた場合は、該担持層を厚く
した部分１２．１３におけるガス流の圧力損失を大きく
することができ、従って排気ガスの流速を該部分におい
て小さくすることができる。尚、担持層成分を含有する
上記スラリー中には触媒成分を含有する溶液を含有させ
、触媒担持層の形成と、触媒成分の担持とを同時に行っ
てもよい。 触媒成分としては従来知られている公知の触媒成分であ
る白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（ｆ
ｉ、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ　）　、オス
ミウム（ｏ３）等の貴金属あるいはクロム（Ｏｒ）、ニ
ッケル（Ｎｉ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）等の卑
金属等を用いることができる。 ［作用］ ｗｉ図に示すように本発明のモノリス触媒では一般に最
も目づまりの発生しやすい排気ガス流入端近傍１１にお
ける触媒成分担持量が少ない。故に、該部分１１におけ
る前記鉛化合物等の生成も抑制され、目づまりも発生し
にくい。 又、流入端より若干内側の部分１２における触媒担持量
が大きく、このため該部分１２では触媒反応にともなう
反応熱、着火により濃度上昇が発生し、咳濃度上昇の為
該部分１２より下流域では触媒反応が進行しやすく、担
持される触媒成分の量が少なくとも高い浄化性能が得ら
れる。 又、排気ガス流速の速訃１軸心部付近では、触媒成分が
比較的多量に担持されている為に該部分に　　　。 おける浄化性能も良好である。　　　　　　　　　　　
　１

【実施例】

以下、本発明を具体的実施例に基づいて詳しく説明する
。 第４図（ａ）〜（Ｃ）は本発明のモノリス触媒を製造す
る様子を表わす説明図であり、（ｄ）は該方法によって
製造されたモノリス触媒の断面模式図である。 以下の手順により実施例サンプル及び比較例サンプルを
それぞれ製造した。 （イ）実施例サンプル （１）担持層形成工程 アルミナシルア００Ｑ　（アルミナ含有量１０ｗ【％）
と硝酸アルミニウム水蒸液１５０ｏ　（４０ｗｔ％）と
蒸溜水４５０ｍ１とから成る混合懸濁液にアルミナ粉末
１０００Ｇを加え、撹拌して担持層を形成するためのス
ラリーをｍａｔ、、た０次に該スラリー中に円筒形のモ
ノリス触媒基材（直径１００ｍ、、長８１５ｃｍ、セル
数４００１１／平方インチ、材質コージェライト）を１
分間浸漬し、該モノリス触媒基材の細孔内表面に前記ス
ラリーを一様に付着させた俵、引き上げ、気流で細孔内
のスラリーを吹き飛ばし、２００’Ｃで１時間乾燥古せ
、その後７００℃で２時間焼成して触媒担持層を形成し
た。 （２）触媒成分担持工程 （第４図（ａ）） 図（ａ）に示すように上記担持層を形成した触媒基材１
を、その上端部を２０ｍｍ残しジニトロジアンミン白金
溶液（０，２５ａ　：　Ｐｔ全担持量が０．２５０とな
る溶液の意味、以下同様）に１分ｔａｌ！潰した後引き
上げ、再び１分間浸漬し、という具合にかかるサイクル
を３０分繰り返した後乾燥させ、その侵、同様に塩化パ
ラジウム溶液”（０，２５０）つづいて塩化ロジウム溶
液（０゜０５０＞に浸し、上端部２０ｍｍを除く部分に
白金、０．２５ｇ、パラジウム０．２５Ｇ、及びロジウ
ム０．０５ｏを担持させた。 （第４１！１（ｂ）） 次に図（ｂ）に示すように触媒基材１の上下を反転し、
該反転した状態において下端から５０ｍｍの部分までを
ジニトロジアンミン白金溶液（０゜２５Ｑ）塩′化パラ
ジウム溶液（０，２５０）、塩化ロジウム溶液（０，０
５０）に上記と同様にして浸し、乾燥させ、該反転した
状態における下端部から５０ｍｍの部分まで白金０．２
５０１パラジウム０．２５Ｑ、ロジウム０．０５ｏを担
持させた。 （第４図（Ｃ）） 図（Ｃ）に示すように再び触媒基材１の上下を反転し、
下端部の外周面をマスク６によってマスクした後、該状
態において下端から１００ｍｍまでをジニトロジアンミ
ン白金溶液（０，２５１、塩化パラジウム溶液（０，２
５０＞、塩化ロジウム溶ａｉ（０，０５０）に上記七ｆ
Ｉ４様にして浸漬し、白金０．２５０．パラジウム０．
２５Ｇ、ロジウム０．０５０をそれぞれ担持させた。 以上の工程により、図（ｄ）に示すように排気ガス流入
端から若干内側の部分１２、及び該部分より下流側軸心
部１３に触媒成分（白金、パラジウム、ロジウム）がよ
り多量に担持され、流入端′　近傍１１及び下流側外周
部１４における触媒成分の担持量を少なくしたモノリス
触媒を得た。尚、該モノリス触媒の触媒成分の全担持量
は、白金０７５ｇ、パラジウム、Ｏ：　７５ｏ、ロジウ
ム０゜１５Ｑである。 （ロ）比較例サンプル 比較例サンプルの製造において、触媒担持層の形成工程
までは上記実施例サンプルと同様である。 比較例サンプルでは触媒担持層を形成した後、触ｖｓ！
に材をジニトロジアンミン白金溶液（０，７５Ｇ）にそ
の全体を１分間浸漬した後引き上げ再び１分間浸漬し、
かかるサイクルを３０分繰り返し、その後塩化パラジウ
ム溶液（０，７５Ｍ）、塩化ロジウム溶液（０，１５０
）に同様にして浸漬し、白金０．７５Ｇ、パラジウム０
．７５Ｇ。 ロジウム０．１５ａが触媒全体にわたって、一様に担持
されている比較例サンプルを得た。 【評１ｉ１ 上記各サンプルについて耐久試験後における浄　　　　
１化性能を比較した。 耐久試験は、空燃費（Ａ／Ｆ）１４．６、空間速度（Ｓ
、Ｖ）６００００ｈｒ−’、触媒床温［７２０℃で３０
０時間運転して行なった。 又浄化率の測定は排気ガスｍ度が３００℃、３５０℃の
各場合について行なった。その結果を表に示す。 表より分るように実施例サンプルの浄化性能線、炭化水
素、−酸化炭素、窒素酸化物の全てに渡り、又３００℃
、３５０℃の各温度においていずれも比較例サンプルよ
り高性能である。 又、他の試験によると、上記比較例す・ンプルと同程度
の浄化性能を得るためには、本発明のモノリス触媒にお
いては、触媒成分の担持量がより少量で足りることが分
った。 ［発明の効果］ 以上、要するに本発明は排気ガス流入端から若干内側の
部分、及び該部分より下流側であって軸心部近傍の部分
に他の部分よりもより多く触媒成分を担持させたモノリ
ス触媒である。　　　　一実施例に述べたところからも
明らかなように、本発明のモノリス触媒ではζ流速の遅
い排気ガス流入端近傍における触媒成分担持量が少ない
為、表（％） 該部分に目づまりが発生しにくく、耐久性及び浄化性能
が良好でｉる。 又、流＾端から若干内側の部分における触媒成分担持量
が多いため、該部分における発熱が大きく、そのため該
部分より下流側では、比較的触媒成分の量が少量で足り
る。 又、該部分より下流側であっても流速の速い軸心部では
触媒成分担持量が多いため、浄化効率は良い。 又、本発明のモノリス触媒に゛より従来と同程度の浄化
性能を得る為には、担持させるべき触媒成分の量はより
少量で足りる。

【図面の簡単な説明】

第１０は本発明のモノリス触媒の断面模式図である。第
２図及びｊＩａ図は本発明のモノリス触媒を触媒コンバ
ータに装着した状態を現わす因であり、第２図は触媒コ
ンバータとモノリス触媒との軸心が一致する場合、第３
図は偏心している場合を夫々現わす。第４図（ａ）〜（
Ｃ）は本発明のモノリス触媒を製造する工程を現わす図
であり、（ａ）は触媒基材の上側のみを残し、触ＩＩＩ
Ｒ分を含有する溶液中に浸漬した状態、（１））はＨＩ
Ｉ材を°反転した状態における下側を溶液中に浸漬した
状態を現わす図、（Ｃ）は該基材を再び反転し、下側を
８！潰した様子を現わす図である。又第４図（ｄ）は上
記（ａ）〜（Ｃ）により製造したモノリス触媒の断面模
式図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸方向に延びる多数の細孔を有し、外形が柱状を
   なすモノリス触媒基材と、該触媒基材の前記細孔内表面
   の少なくとも一部に担持された触媒成分とからなる排気
   ガス浄化用モノリス触媒であって、 前記触媒成分の担持量は、前記モノリス触媒基材の排気
   ガス流入側端面から該基材の全長の２／１５〜１／３の
   範囲内の部分、及び該部分より排気ガスの下流側の軸心
   部付近において残りの他の部分より大きいことを特徴と
   する排気ガス浄化用モノリス触媒。
2. （２）前記触媒成分の担持量は、前記下流側であって前
   記軸心部を中心とし前記モノリス触媒を装着する排気管
   の排気ガス流入側管径の１．５倍の径の内側部分におい
   て残りの他の部分より大きい特許請求の範囲第１項記載
   の排気ガス浄化用モノリス触媒。
3. （３）前記触媒成分の担持量分布は、触媒成分を含有す
   る溶液への前記モノリス触媒基材各部分の浸漬回数の多
   少によって与えられる特許請求の範囲第１項記載の排気
   ガス浄化用モノリス触媒。