JPS62163748A - 排ガス浄化用触媒の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃様間に用いられる排ガス浄化用触媒の製
造方法に関し、詳しくは、耐久性及び浄化性能の優れた
排ガス浄化用触媒の製造方法を提供するものである。

［従来の技術］ 内燃線間、特に自動車用エンジンの排ガスに含まれる一
酸化炭素（ＧＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ＞などの有害成分を除去するための触媒金属として
は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒ
ｈ）等の白金属系金属が優れていることが従来知られて
いる。

しかし、２種類以上の白金属系金属を触媒金属としてあ
わせて用いた場合、触媒の浄化反応により生ずる熱ある
いは排ガスの熱により、該２種類以上の金属が合金化し
、触媒性能が劣化する場合がある。そこで、このような
白金属系金属の不都合な合金化が生じないよう、触媒１
ｇ体基材表面に第１の活性アルミナ層（第１触媒担持層
）を形成後、該第１活性アルミナ層にパラジウム等を担
持させた後、第２の活性アルミプ層（第２触媒担持層）
を形成し、該第２活性アルミナ層に、白金等を担持させ
、パラジウムと白金とを分離する排ガス浄化用触媒の製
造方法が提案されている（特開昭５８−１７０５４０丹
公報）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記製造方法においては、白金を担持させるた
めに第２活性アルミナ層に白金水溶液を含浸させる際、
白金水溶液が第１活性アルミナ層にまで若干浸透して、
該水溶液に含まれる白金と第１の活性アルミナ層に担持
されたパラジウムとは、接触するから、パラジウムと白
金の合金化を完全には、防止できなかった。

本発明は、以上のような事情に鑑みて案出されたもので
あり、第１触媒担持層に担持される第１触媒金属と第２
触媒担持層に担持される第２触媒金属とを完全に分離し
た形で担持させることによって、第１触媒金属と第２触
媒金属との合金化を極めて高度に防止しようとするもの
である。

［問題点を解決するだめの手段］ 本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法は、触媒担体ｌｌ
！材表面に第１触媒担持層を形成して第１触媒金属を担
持させる工程と、 前記第１触媒担持層表面に有機性被膜を形成する工程と
、 前記有機性被膜を介して前記第１触媒担持層上に第２触
媒担持層を形成して第２触媒金属を担持させる工程と、 前記第２触媒金屈を担持させた触媒担体を焼成する工程
と、を有することを特徴とするものである。

本発明にいう触媒担体基材は、ハニカム構造のモノリス
担体基材、あるいはペレット状の１口体基材、あるいは
、三次元網目構造など従来と同様のものを用いることが
できる。又、担体基材の材質はコージェライト、ムライ
１−、アルミナ、マグネシア、スピネルあるいは耐熱性
金属など従来と同様のものを用いることができる。

第１触媒担持層を形成して第１触媒金属を担持させる方
法としては、従来方法によることができ、例えば活性ア
ルミブ等１０持層形成物質を含有したスラリーに、触媒
担体基材を浸漬し、乾燥、焼成した後、触媒金属含有溶
液に浸漬させる等の方法、あるいは触媒金属粉末を前記
活性アルミナ等１ｕ持層形成物質を含有したスラリーに
加え、撹拌したスラリーに触媒担体基材を浸漬した後、
乾燥、焼成させる方法によることができる。又、第２触
媒担持層を形成して第２触媒金属を担持させる方法も上
記と同様の方法によることができる。

本発明において、触媒担持層にあわせて担持させた場合
に合金化して触媒性能が劣化覆る白金属系触媒金属は、
第１触媒金属と第２触媒金属に分類され相互に同一の類
に含めない。例えば白金とパラジウムとは相互に分離す
る。尚、第１触媒金属、第２触媒金属として上記の他の
触媒金属を担持させることもできる。

本発明の特徴は、第１触媒金属を担持させた第１触媒担
持層の表面に、有機性被膜を形成することにより、第１
触媒金属と第２触媒金屈とを完全に分離して各々の触媒
担持層に担持させることにある。イｉ機性被膜を形成プ
る方法としては、例えばポリビニルアルコール、尿素樹
脂、不飽和ポリエステルなどの有機性被膜剤を浸漬法、
スプレー法等により塗布した後、熱処理して硬化させる
等の方法によることができる。又、該有機性被膜は、第
２触媒金属を担持させた触媒担体の焼成時に熱分解され
て除去される。

焼成工程は、上記触媒金属が担持された触媒担体基材を
加熱する工程であり、従来と同様に行うことができる。

［作用及び効果］ 本発明においては、第１触媒金属を担持させた第１触媒
担持層の表面に有機性被膜を形成した後、該被膜を介し
て、第１触媒担持層上に第２触媒担持層を形成して第２
触媒を担持させている。従って、第１触媒金属と第２触
媒金属とは、完全に分離され、接触せずに触媒担持層に
担持される。このため、本発明に係る製造方法によって
ＶＪ造された排ガス浄化触媒は、排ガス浄化反応による
発熱や高温の排ガスによる熱にさらされても、第１触媒
金属と第２触媒金属は、相互に分離されているために合
金化しない。即ち、例えば、第１触媒金属として、パラ
ジウムを担持し、第２触媒金属として白金あるいは、白
金及びロジウムを担持させた場合でも、合金化を極めて
有効に防止することができる。又、合金化しないことに
より、触媒金属が各々単独で有する特徴を有効に発揮す
ることにもなる。例えば、排ガスが低温時において活性
が高いというパラジウムの特徴、排ガスが高温時におい
て活性が高いという白金の特徴が各々有効に発揮される
。

以上のように、本発明によると、あわせて担持させると
浄化性能が低下するような合金化を生ずる触媒金属を各
々分離して担持させることができ、排ガス浄化用触媒の
耐久性及び浄化性能を向上させることができる。

［実施例］ （触媒の製造） 触ｔＪ１．担体基材としてセル数が４００セル／平方イ
ンチ、φ９３Ｘ１００ｇｉａ＋の円柱形状のコージェラ
イト質ハニカム構造のモノリス担体ＷＥ材を用意した。

又、アルミナ含有率１０ｗｔ％のアルミナゾル３００ｇ
、蒸溜水２５０ｇ、硝酸アルミニウム４５９を混合撹拌
して、混合懸濁溶液とし、さらに平均粒径１０μｍのγ
−アルミナ粉末６００ｑを加え、混合撹拌したアルミナ
スラリーを用意した。

■第１実施例（触媒ａ） 前記ハニカム担体基材（以下、単にハニカム担体基材と
いう）を前記アルミナスラリー（以下、単にアルミナス
ラリーという）に２分間浸漬し、引き上げてセル内のア
ルミナスラリーを空気流で吹き飛ばし、１５０℃で３時
間乾燥後、７００℃で２時間焼成してアルミナからなる
第１触媒担持層（以下、第１アルミナ層という）を形成
した。

この第１アルミナ層を形成したモノリス担体基材を塩化
パラジウム（ＰｄＣ又２）水溶液に１時間浸漬し、水素
化ホウ素す１−リウム（ＮａＢＨ４）水溶液で５分間還
元後、水洗及び濁洗を行った後、１５０℃で３時間乾燥
させ、パラジウムを第１アルミプ層に担持させた。

次に、このパラジウムを担持させた第１アルミナ層を形
成したモノリス担体基材を、ポリビニルアルコール溶液
に２分間浸漬し、空気流でセル内のポリビニルアルコー
ル溶液を吹き飛ばし、２０Ｏ℃で１時間乾燥して、ポリ
ビニルアルコール被膜を第１アルミナ層表面に形成した
。

次に、該被膜を形成したモノリス担体基材をアルミナス
ラリーに２分間浸漬し、引き上げてセル内のアルミナス
ラリーを空気流で吹き飛ばし、１５０℃で３時間乾燥し
て第１アルミナ層と同様に前記被膜上にアルミナ層から
なる第２触媒担持層（以下、第２アルミナ層という）を
形成した。第２アルミナ層を形成したモノリス担体基材
をジニトロジアンミン白金水溶液（Ｐｔ（Ｎｔ（３）ｔ
（ＮＯｘ）ｚ）水溶液に１時間浸漬し、その後１５０℃
で３時間乾燥し、６００℃で１時間焼成して、第１アル
ミナ層に０．５ａ／λ（モノリス触媒１λ当り０．５ｇ
）のパラジウムを担持し、第２アルミナ層に０．５Ｑ／
λの白金を担持させた触媒ａを（ｑた。尚、前記２回目
の焼成の際、ポリビニルアルコールの被膜は、熱分解し
て除去された。

第１図は、触媒ａの部分横断面の概略を示す概略図であ
る。第１図に示すように触媒ａは、モノリス担体基材１
の表面に、パラジウムを担持させた第１アルミナ１ｉｉ
ｉ２が形成され、又、第１アルミナ層２上には、白金を
担持させた第２アルミナ層３が形成されている。即ち、
第１実施例によってパラジウムと白金が全く分離して担
持されたモノリス触媒を確実に製造することができた。

■第２実施例〈触媒ｂ） 第２実施例は、第１実施例の第２アルミナ層に白金の他
、ロジウムをも担持させた場合である。

即ち、第１実施例において第２アルミナ層が形成された
モノリス担体基材をジニトロジアンミン白金水溶液に浸
漬した後、１５０’Ｃで３時間乾燥し、さらに塩化ロジ
ウム（ＲｈＣ又３）水溶液に１時間浸漬し、その後第１
実施例と同様に乾燥、焼成を行った。このようにして得
た触媒すは、第１アルミナ層に０．５ｇ／又パラジウム
が担持され、第２アルミナ層に白金０．５（Ｊ／文、ロ
ジウム０゜１ｇ／又が担持されたものである。

■第１比較ｆＩＡ（触媒Ｃ） 第１比較例は第１実施例において、ポリビニルアルコー
ル被膜を形成しなかった場合であり、それ以外は全て同
様にしてパラジウムが０．５ａ／文、白金が０．５０／
又担持された触！１ｌｌＩＣを（９た。

■第２比較例（触媒ｄ） 第２比較例は、第２実施例において、ポリビニルアルコ
ール被膜を形成しなかった場合であり、それ以外は全て
第２実施例と同様である。　′ｉ：Ａ２１ｔ：較例によ
って得た触媒を触媒ｄとし、パラジウム０．５Ｑ／又、
白金が０．５Ｑ／又、ロジウム０゜１０／又が担持され
たものである。

第２図は、上記製造方法によってＩＩ造された触媒ａ〜
触媒ｄにおけるパラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロ
ジウム（Ｒｈ）の深さ方向での［’ｌ持状態を示す図で
ある。第２図に示すように、触媒ａ及び触媒すでは、パ
ラジウムと白金（あるいは白金及びロジウム）が各々、
分離して担持されている。

（浄化性能試験及び評な） 上記触ＩｊＸａ〜触［ｄを各々金属製コンバータに収納
し、自動車用エンジンの排気系に装着して市街地走行を
模擬した走行パターンで５００時間の耐久を行った。耐
久後の触媒ａ〜触媒ｄを各々２゜８又の自動車エンジン
の排気系に装養して、２０ＱＱｒｐｍ、−３６０ｍＩＩ
＋Ｈｇの条件下で炭化水素（ＨＣ）を測定した。尚、こ
の時、空燃比（Ａ／Ｆ）は、触媒ａ、触９Ｘｃについて
は、Ａ／Ｆ＝１５．０１触媒ｂ、触媒ｄ１．：ついＴは
Ａ／Ｆ＝　１４゜６とし、又、触媒が収納される金属製
コンバータに流入する排ガスの温度は、２５０℃〜４０
０℃となるようにした。

測定結果を第３図、第４図に示１゜第３図、第４図から
明らかなように実施例に係る触媒ａ、ｂの方が、浄化率
が侵れている。これは、第１アルミナ層と第２アルミナ
層に担持されたパラジウムと白金（あるいは白金及びロ
ジウム）が完全に分離しているため、浄化性能を低下さ
けるような合金化が発生せず、このため耐久性が向上づ
るとともに、低温活性の良いパラジウムと高ン温活性の
良い白金の特徴が有効に発揮されたことによると考えら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、触媒ａの部分横断面の概略を示す概略図であ
る。 第２図は、触媒ａ〜触媒ｄにおけるパラジウム、白金、
ロジウムの表面からの深さ方向での担持状態を示す図で
ある。 第３図は、耐久試験にお【Ｊる触媒ａ、Ｃの炭化水素の
浄化率を示す図であり、第４図は、耐久試験における触
媒す、ｄの炭化水素の浄化率を示す図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）触媒担体基材表面に第１触媒担持層を形成して第
   １触媒金属を担持させる工程と、 前記第１触媒担持層表面に有機性被膜を形成する工程と
   、 前記有機性被膜を介して前記第１触媒担持層上に第２触
   媒担持層を形成して第２触媒金属を担持させる工程と、 前記第２触媒金属を担持させた触媒担体を焼成する工程
   と、を実施することを特徴とする排ガス浄化用触媒の製
   造方法。
2. （２）前記有機性被膜は、有機性被膜剤を含有する溶液
   を前記第１触媒担持層上に付着させた後、反応又は乾燥
   して形成する特許請求の範囲第１項記載の排ガス浄化用
   触媒の製造方法。
3. （３）前記第１触媒金属は少なくともパラジウム（Ｐｄ
   ）を含み、前記第２触媒金属は少なくとも白金（Ｐｔ）
   を含む特許請求の範囲第１項記載の排ガス浄化用触媒の
   製造方法。
4. （４）前記第２触媒金属は、ロジウム（Ｒｈ）を含む特
   許請求の範囲第３項記載の排ガス浄化用触媒の製造方法
   。
5. （５）前記第１触媒担持層及び前記第２触媒担持層は、
   活性アルミナであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
6. （６）前記第１触媒担持層は、酸化チタン（ＴｉＯ＿２
   ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ＿２）、ペロブスカイト
   型複合酸化物のいずれかであることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。