JPS6197037A

JPS6197037A - 排気ガス浄化用モノリス触媒

Info

Publication number: JPS6197037A
Application number: JP59220037A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Matsumoto; 伸一松本; Kazuaki Sofue; 祖父江　和昭; Naoki Akasaka; 赤坂　直己; Masato Tsuji; 正人辻; Katsuyoshi Fujishima; 藤島　勝好
Original assignee: KIYATARAA KOGYO KK; Toyota Motor Corp
Current assignee: KIYATARAA KOGYO KK; Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-10-18
Filing date: 1984-10-18
Publication date: 1986-05-15

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］本発明は排気ガス浄化用モノリス触媒に関する。

近年、自動車等の内燃機関から排出される排気ガスを浄
化する触媒として、ペレット触媒に代わりモノリス触媒
が多く利用される傾向にある。このモノリス触媒の基体
となるモノリス触媒担体は、一体成形構造を有した担体
である。該担体には、排気ガスが通過する正方形、三角
形、六角形等の細孔が１　ｃｍ２当り例えば１５〜１０
０個形成されている。そして、細孔の内面に、白金やパ
ラジウムなどの高価な貴金罵などからなる触媒を担持さ
せている。

［従来の技術］従来の排気ガス浄化用モノリス触媒においては、触媒は
前記担体に形成された細孔の壁に均一に担持されている
。然しながら、排気ガス浄化用モノリス触媒においては
、モノリス触媒担体の外周面が触媒収納用コンバータの
壁面に近接しているなどの理由により、担体の外周部に
ある細孔には排気ガスはあまり流れず、排気ガスは主に
担体の中央部にある細孔に流れるものである。

［発明が解決しようとする問題点］上記した従来の技術においては、担体の外周部の細孔に
は排気ガスがあまり流れないため、該外周部の細孔に付
着している触媒は極めて高価であるにもかかわらず、有
効に利用されていない問題がある。本発明はこの問題点
を解決するものである。

［問題点を解決するための手段］本発明の排気ガス浄化用モノリス触媒は、排気ガスが通
過する細孔を有するモノリス触媒担体と、該モノリス触
媒担体の細孔壁に担持された触媒とからなる排気ガス浄
化用モノリス触媒において、該モノリス触媒担体の排気
ガス流入側端面及び流出側端面のうち少なくとも流入側
端面には、該端面の外周部の細孔を閉塞するｒｊ１１塞
部材が設けられており、かつ、該閉塞部材よりも内側の
細孔を形成する触媒担体部分は、他の触媒担体部分より
触媒担持量が少とされていることを特徴とするものであ
る。

本発明の構成要素であるモノリス触媒担体は、触媒を担
持する機能、及び自動車な′どの排気系に段ｌされるべ
く外形状を保持する機能を有する。

該担体は、一般にハニカム構造であり、排気ガス流入側
端面及、び流出側端面を有し、該両端面にかけて延びる
多数の細孔（通常１５〜１００個／平方センチ）を有し
、その外形は一般に柱状を成す。

該担体の材質としては、一般にコージェライトが用いら
れるが、その他ムライトあるいはアルミナ・マグネシア
・スピネル等を用いることもできる。

本発明の構成要素である触媒は、排気ガス中の炭化水素
、−酸化炭素、窒素酸化物を水、二葭化炭素、窒素に変
える機能を有し、一般に白金やパラジウム等から作製さ
れている。触媒の担持は、通常、モノリス触媒担体の細
孔壁表面に活性アルミナ層などの触媒担持層を形成し、
この触媒担持層に触媒を含浸させることにより行なわれ
る。

本発明を特徴づける構成要素である閉塞部材は、排気ガ
ス浄化用モノリス触媒の排気ガス流入側端面及び流出側
端面の双方、または、流入側端面のみに設けられている
。この閉塞部材は、排気ガスがあまり流入しない細孔っ
まり該端面の外周部にある細孔の空間部を閉塞する。閉
塞部材は、前記端面から１〜１０ミリメートルの深さで
細孔の空間部に装填することにより形成するのが望まし
い。

閉塞部材は、前記触媒担持層を構成する材料と同一材料
で、例えば活性アルミナで形成することが望ましい。例
えばアルミナスラリーを外周部の細孔の空間部に深さ１
〜１０ミリメートルとなるように所定量注入し、その後
熱風をあてることにより、該アルミナスラリーを焼尽固
化し、焼成固化した部分を閉塞部材とすることができる
。

本発明においては、閉塞部材よりも内側の細孔を形成す
る触媒担体部分は、他の触媒担体部分よりも、触媒担持
量が少なくされている。この揚台、触媒担持量は、無か
、はとんど無であることが望ましい。

この結果、排気ガスがあまり流入しないモノリス触媒担
体の外周部の細孔には、触媒がほとんど、あるいは全く
担持されておらず、かつ排気ガスがあまり流入しない該
細孔は、閉塞部材によって閉塞されている。

第３図に例示した模式図を例にとって更に説明を加える
。第３図においては、モノリス触媒担体１の排気ガス流
入側端面１ａ及び流出側端面１ｂの外周部の細孔２は、
閉塞部材３によって閉塞されている。この閉塞部材３は
触媒担持層（例えば活性アルミナ層）と同一材料から構
成されており、この閉塞部材３の表面には０．０１〜０
．５ミリメートルの深さで触媒が担持されている。ここ
で、モノリス触媒担体１の外周部の細孔２が閉塞部材３
によって閉塞されているため、矢印へ方向から送出され
た排気ガスは、主としてモノリス触媒担体１の中央部の
細孔２を流れるものである。ここで排気ガスは、コンバ
ータ容器５の壁の内面５ａに沿って矢印Ｂ方向へ僅かで
はあるが流れる。この場合、前述したように閉塞部材３
を触媒担持層と同一材料で形成し、これの表面に触媒を
担持し゛ておけば、矢印Ｂ方向へ流れる排気ガスは、ｒ
１１１部材３の表面に担持された触媒によって、浄化さ
れる。

本発明の排気ガス浄化用モノリス触媒を製造するにあた
っては次の（１）〜（７）の工程を順次実施するとよい
。

（１）モノリス触媒担体の排気ガス流入側端面に、第２
図の二点鎖線で示すようにノズルＮをセットする。

（２）閉塞部材となるアルミナスラリーを、ノズルＮか
ら排気ガス流入側端面の外周部にある細孔内に投入する
。投入後ノズルをとりのぞく。

（３）モノリス触媒担体を反転し、下部から熱風をあて
、乾燥固化する。これにより排気ガス流入側端面に閉塞
部材を形成し、以て、排気ガス流入側端面の外周部にあ
る細孔を閉塞する。なお熱風は４０〜９０℃のものを用
いることができる。

（４）次にモノリス触媒担体の排気ガス流出側端面に前
述同様にノズルＮをセットし、このノズルＮから閉塞部
材となるアルミナスラリーを前述同様に投入する。投入
後ノズルをとりのぞく。

（５）モノリス触媒担体を反転し、下部から熱風をあて
、アルミナスラリーを乾燥固化し、以て排気ガス流出側
端面に閉塞部材を形成し、排気ガス流出側端面の外周部
にある細孔をｒＲ１塞する。

（６）このようにｒｊＩＭ部材で、モノリス触媒担体の
外周部にある細孔を閉塞したら、あとは従来と同様に中
央部の細孔にアルミナスラリーを投入し、エアーで余分
のスラリーを吹き払いモノリス触媒担体の中央部の細孔
に触媒担持層を形成する。

（７）そして、ジニトロジアンミン白金、硝酸白金、塩
化白金酸、塩化ロジウム、硝酸パラジウム、塩化パラジ
ウム等の溶液を用い、これらの溶液中に、触媒担持層を
形成したモノリス触媒担体を浸漬し、これにより触媒担
持層に上記溶液を含浸させ、その後乾燥し、焼成するこ
とによって行なう。

このようにすれば、上記原料はそれぞれ白金、ロジウム
、パラジウムに変化し、モノリス触媒担体の中央部の細
孔上に触媒が担持される。この場合モノリス触媒担体の
中央部の細孔には、触媒担持層、触媒が形成されている
が、しかしモノリス触媒担体の外周部の細孔のうち、閉
塞部材よりも内側は、触媒担持層、触媒はほとんど形成
されない。

［発明の効果］本発明の排気ガス浄化用モノリス触媒においては、排気
ガスがあまり流入しないモノリス触媒担体の外周部にあ
る細孔は、中央部側にある他の細孔に比べて、触媒担持
量は少ない。そのため、従来と比べて触媒を無駄なく有
効に使用することができる。

［実施例］（実施例１）第１図及び第２図は本発明の実施例を示したものである
。本例φ゛はコージェライト質のハニカムＩｎの排気ガ
ス浄化用モノリス触媒担体１０（９３φＸ１００Ｈ，細
孔数４００１１１／平方インチ）を用い、該排気ガス浄
化用モノリス触媒担体１０の排気ガス流入側端面１０ａ
の外周部（外園部の幅は３ミリメートル）の細孔１２に
、ノズルＮ（第２図参照）をセットし、咳ノズルＮから
、閉塞部材となるアルミナスラリーを５ｃｃ投入し、投
入Ｖ＆該担体１０を上下逆に反転し、下側から熱１！ｌ
　（６０℃）をあてて乾燥させ、乾燥後アルミナスラリ
ーを焼成固化し、以て排気ガス流入側端面の外周部にあ
る細孔１２を閉塞部材１３で閉塞した。前記したアルミ
ナスラリーは、活性アルミナ粉末１００に１１水４０Ｑ
、アルミナゾル５０Ｑを混合撹拌したものである。

モして該担体１０のもう一方の端面である排気ガス流出
側端面１ｂの外周部にある細孔１２（外周部の幅３ミリ
メートル）に、同様に、閉塞部材となるアルミナスラリ
ーを５ｃｃ投入し、モして該担体１０を上下逆反転し、
下側から熱風（６０℃）をあてて乾燥させ、乾燥後アル
ミナスラリーを焼成固化し、以て排気ガス流出側端面１
ｂの外周部にある細孔１２を閉塞部材１３で閉塞した。

本例においては、第２図に例示したように、閉塞部材１
３としての活性アルミナによって、排気ガス流入側端面
１０ａと流出側端面１０ｂの双方の外周部の細孔１２は
閉塞された。本例では、閉塞部材１３としての活性アル
ミナは、幅３ミリメートル、深さ３ミリメートルで装填
されている。

次に、該担体１０の全体の細孔に、前記したアルミナス
ラリーを投入し、細孔壁に付着した過剰のアルミナスラ
リーを適宜とりのぞき、乾燥焼成し、これにより活性ア
ルミナからなる触媒担持層を、外周部をのぞくほぼ全体
の細孔１２の壁面に形成した。この場合、９５９の触媒
担持層が得られた。

その後、塩化パラジウム、ジニトロジアミン白金、塩化
ロジウム（パラジウムＩ　Ｑ／Ｌ、白金１０／Ｌ、ロジ
ウム０．２０／Ｌ）を含む水溶液中に前記モノリス触媒
担体１０を６０分間浸漬し、その後モノリス触媒担体１
０を水溶液からとり出して乾燥固化した。そして、これ
によりモノリス触媒担体１０の外周部以外の細孔１２に
形成された触媒担持層に、触媒を担持させた。この場合
、担持量は、パラジウム０．３０Ｑ、白金０．３０９１
０ジウム０．０６０であった。

本例においては、閉塞部材１３よりも内側の細孔１２の
部分１２ａは、閉塞部材１３で閉塞されているため触媒
はほとんど担持されなかった。但し、閉塞部材１３の表
面には、深さ０．１ミリメートルで、触媒が担持された
。

（実施例２）コージェライト質のハニカム構造のモノリス触媒担体（
９３φＸ１００Ｈ，１１１孔数４００個／平方インチ〉
の排気ガス流入側端面の外周部（外周部の幅３ミリメー
トル）にノズル（ノズル径３ｍｍ）をセットし、このノ
ズルからアルミナスラリーを１０ｃｃ（第１実施例では
５ｃｃ）投入し、投入後該担体を反転し、下側から熱Ｊ
ｌｌ　（６０℃）をあてアルミナスラリーを乾燥した。

該担体のもう一方の端面である排気ガス流出側端面の外
周部（外周部の幅３ミリメートル）にアルミナスラリー
を１０ＣＧ（第１実施例では５ｃｃ）投入し、該担体を
反転し、下側から熱風（６０℃）をあてアルミナスラリ
ーを乾燥し、その後焼成面−化した。

本例においては、排気ガス流入側端面と流出側端面の双
方の外周部は、閉塞部材としての活性アルミナによって
閉塞された。本例では閉塞部材としての活性アルミナは
、幅３ミリメートル、深さ５ミリメートルで装填されて
いる。

次に、実施例１の場合と同様にして触媒担持層を形成し
、この触媒担持層に触媒を付着させた。

パラジウムと白金とロジウムの担持Ｍは、パラジウム０
．３０Ｃ］、白金０．３０ｇ、ロジウム０゜０６（］で
あった。

実施例２においても、実施例１と同様に閉塞部材よりも
内側の細孔を形成する部分には、触媒はほどんど担持さ
れなかった。但し、閉塞部材の表面には、深さ０．１ミ
リメートルで触媒が担持された。

（実施例３）本例では、モノリス触媒担体の排気ガス流入側端面の外
周部の細孔を閉塞部材で閉塞するが、流出側端面の外周
部の細孔は閉塞部材で閉塞しない。

この場合には、流入側端面の外周部の細孔に前記した第
１の実施例と同様にアルミナスラリーをノズルから投入
し、熱風で乾燥し、焼成固化し、以て活性アルミナから
なる閉塞部材を形成した。次に閉塞部材を上側にして、
担体全体にアルミナスラリーを投入し、過剰のアルミナ
スラリーを気流でとり除き乾燥、焼成した。

次に前記した実施例１と同様に、塩化パラジウム、ジニ
トロジアミン白金、塩化ロジウムを含む水溶液中にモノ
リス触媒担体を浸漬し、これによりモノリス触媒担体の
細孔の壁面に触媒を担持させた。実施例３では、排気ガ
ス流入側端面の外周部のみ閉塞部材によって閉塞されて
おり、排気ガス流出側端面の外周部の細孔は間口してい
るので、排気ガス流出側端面の外周部の細孔は、テープ
などのマスク部材によって覆うことに・する。このよう
にマスク部材で覆えば、上記したｊＢ化パラジウムなど
を含む溶液が、外周部の細孔内に侵入することを抑制で
きる。

（実施例４）実施例４では実施例１の場合とほぼ同じ条件で行なった
。但し、本例１の場合には、モノリス触媒担体の溝成材
料であるコージェライト粉末１００ｇ、水５ｇ、有機バ
インダー３０ｇの割合で混合したペーストを調整し、こ
のペーストを実施例１のアルミナスラリーに代えて端面
の外周部の細孔に投入し、これを固化させて閉塞部材と
した。

この場合には、閉塞部材はコージェライトであるため閉
塞部材の表面には触媒金属は担持されなかった。

（試験結果）上記した実施例及び比較例の排気ガス浄化用モノリス触
媒を、それぞれ触媒コンバータ容器に装着し触媒コンバ
ータとした債、以下の方法で耐久試験を実施し、浄化性
能を評価した。

耐久試験は、排気ガス浄化用モノリス触媒を装着した触
媒コンバータを、車両の排気系に装着して市街地走行を
模擬したパタンで２００時間走行した。この耐久試験は
、無鉛ガソリンを用い、空燃費（Ａ／Ｆ）：１４．６、
空間速度（ＳＶ）：２〜１５万ｈｒ−’、触媒床温度３
ｏＯ〜７ｏ。

℃で実施した。

そして耐久試験後の排気ガス浄化用モノリス触媒を排気
ｆｆ１２．８Ｌのエンジンに装着し、エンジンを２００
０ｒｐｍ、−３８０ｍｍＨｇの条件で運転し、ＨＣ，Ｃ
ｏ、ＮＯＸの浄化率を測定した。

結果を表にまとめる。なお、浄化率の測定は、排気ガス
温度が３５０℃の場合について、Ａ／Ｆ　：１４．６で
行なった。

表より明らかなように、実施例１〜実施例３によるモノ
リス触媒は、高活性であることが判る。

即ち、実施例１．２．３の場合には、外周部にある細孔
には触媒がほとんど担持されていないため負金属などの
触媒ｍが従来よりも約り０％少ない。

それにもかかわらず、実施例１〜実施例３は、高い浄化
率が得られた。実施例４の場合、実施例１〜実施例３に
比して浄化率が低いのは、外周部にある細孔には触媒金
属が担持されていないからである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は模式的に示した排気ガス浄化用モノ
リス触媒の平面図及び断面図であり、又第３図は、コン
バータ容器に収納した状態を模式的に示ｔｒｇＩ面図で
ある。１・・・モノリス触媒担体１ａ・・・排気ガス流入側端面１ｂ・・・排気ガス流出側端面３・・・閉塞部材

Claims

【特許請求の範囲】

（１）排気ガスが通過する多数の細孔を有するモノリス
触媒担体と、該モノリス触媒担体の細孔壁に担持された
触媒とからなる排気ガス浄化用モノリス触媒において、該モノリス触媒担体の排気ガス流入側端面及び流出側端
面のうち少なくとも流入側端面には、該端面の外周部の
細孔を閉塞する閉塞部材が設けられており、かつ、該閉
塞部材よりも内側の細孔を形成する触媒担体部分は、他
の触媒担体部分より触媒担持量が少とされていることを
特徴とする排気ガス浄化用モノリス触媒。
（２）モノリス触媒担体の細孔壁には活性アルミナなど
の触媒担持層が形成されており、閉塞部材は、該触媒担
持層を構成する材料と同一材料で形成されており、該閉
塞部材の表面には、触媒が担持されている特許請求の範
囲第１項記載の排気ガス浄化用モノリス触媒。
（３）閉塞部材は、モノリス触媒担体の端面から１〜１
０ミリメートルの深さで、細孔の内に装填されている特
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
。