JPS62237943A - 排ガス浄化用モノリス触媒担体 - Google Patents

排ガス浄化用モノリス触媒担体

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JPS62237943A
JPS62237943A JP61081569A JP8156986A JPS62237943A JP S62237943 A JPS62237943 A JP S62237943A JP 61081569 A JP61081569 A JP 61081569A JP 8156986 A JP8156986 A JP 8156986A JP S62237943 A JPS62237943 A JP S62237943A
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JP
Japan
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base material
carrier base
alumina
catalyst carrier
monolithic catalyst
Prior art date
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Pending
Application number
JP61081569A
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English (en)
Inventor
Shinichi Matsumoto
伸一 松本
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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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、内燃機関の排気を浄化するモノリス触媒のモ
ノリス触媒担体に関し、詳しくは金属製モノリス触媒担
体基材の表面に形成する担持層の付着強度を改良し、耐
久性を向上させたモノリス触媒担体に関する。
[従来技術] 内燃機関、特に自動車用エンジンの排気浄化用触媒とし
て、モノリス触媒が広く用いられている。
このモノリス触媒は、通常モノリス担体基材の表面に、
多孔質で表面積の大きい活性アルミナの触媒担持層を形
成しく担持層を形成した担体基材を、担体という、以下
同じ)、この担持層(活性アルミナ層)に触媒成分を担
持させたものである。
このモノリス触媒の担体基材としてアルミニウム、鉄、
クロム等の組成からなる耐熱性金属を用いる事が近時提
案されている。(特開昭57−68143号公報) [発明が解決しようとする問題点] かかる金属製担体基材においては、通常該担体基材を熱
処理する事により、表面層にα−アルミナからなる被膜
が形成される。しかし、この被膜上に定着させる活性ア
ルミナ担持層とは結晶形態が異なるため、活性アルミナ
層と金属製担体基材の付着強度は十分ではなく、使用中
に活性アルミナ層が剥離する欠点があった。
本発明は、上記事情に鑑みて完成されたものであり、活
性アルミナ層と金属担体基材との付着強度を向上させる
事により活性アルミナ層が金属製担体基材から剥離する
事を防止するものである。
[問題点を解決するための手段] 本第1発明に係る排気ガス浄化用触媒は、金属製モノリ
ス触媒担体基材と、 該担体基材の表面に、該担体基材を熱処理して形成した
アルミナ被膜と、 該アルミナ被膜上に形成して活性アルミナ層とを有する
排ガス浄化用モノリス触媒担体において、前記金属製モ
ノリス触媒担体基材の組成は、クロム(Cr)5wt%
〜30wt%と、7)L/ミニウム(Al)1wt%〜
10wt%と、少なくともカリウム(K)、ルビジウム
(Rb)、セシウム(O3)、フランシウム(Fr)、
カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウ
ム(Ba)、ラジウム(Ra)の1種以上0.01wt
%〜0.5wt%と、残部鉄(Fe)とから成ることを
特徴とづる。
また、本第2発明に係るモノリス触媒担体は、金属製モ
ノリス触媒担体基材と、 該担体基材の表面に、該担体基材を熱処理して形成した
アルミナ被膜と、 該アルミナ被膜上に形成した活性アルミナ層と、を有す
る排ガス浄化用モノリス触媒担体において、前記金属製
モノリス触媒担体基材の組成は、クロム(Cu)5wt
%〜3owt%と、アルミニウム(A文>1wt%〜1
0wt%と、少な(ともカルシウム、ストロンチウム、
ラジウムの1種類以上0.01wt%〜0,5wt%と
、ランタノイド元素0.01%〜0.5wt%と、残部
鉄(Fe)とからなることを特徴とする。
以下、構成要件を説明する。
金属製触媒担体基材は、モノリス触媒の形状を規定する
該担体基材は、例えば金属薄板をロール状に巻く事によ
って成形され、一般に大きな表面積を与えるように金属
薄板表面を波形形状にしたり、折り重ね、刻み目をつけ
たりする。
水弟1及び第2発明の特徴は、この金属製触媒担体基材
の組成中にカリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシ
ウム(O3)、フランシウム(Fr)、カルシウム(C
a)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、ラ
ジウム(Ra)を、単独であるいは組合わせて、重量%
で0.01%〜0.5%含ませることにある。
これらの元素のイオン半径は、カルシウムイオン(Ca
2+)を例にとると、そのイオン半径(0,099nm
)は、アルミニウムイオン(八13+)のイオン半径(
0,062nm>よりも大きいので、すきまの大きいγ
−アルミナ、δ−アルミナ、θ−アルミナ等活性アルミ
ナの格子間に入り、その結晶構造を安定化する。
又、上記元素のうち、アルカリ土類金属(Ca。
Sr、Ba、Ra)を組成中に含ませるよう選択したと
きは、第2発明のようにさらにランタノイド元素(I 
a、Ce、Pr5Nd、Pm、Sm。
Eu、Gd、TbXDy、Ho、Er、、Tm、Yb、
lu)を重量%で0.01〜0.5%添加すると一般式
RX−Ln+−z AlO2(R−Ca、Sr、Ba、
 Ra61−n・・・ランタノイド元素)で表わされる
べOブスカイト型複合酸化物(例えば、CBy−l−B
 t−x△5!03)を生成し、02貯蔵能により、触
媒作用を発揮することができる。尚、ペロブスカイト型
複合酸化物を生成させる際、上記RとLn+7)−Eル
比は、R/Ln=0.1〜10゜0が望ましい。
アルミナ被膜は、前記金属製担体基材を酸化雰囲気中で
熱処理〈800℃〜1200℃)する事によって、担体
基材内のアルミニウムから形成したものである。
この熱処理の際、前記カリウム、カルシウム等の作用に
より、γ−アルミナ、δ−アルミナ、θ〜アルミナ等活
性アルミナがα−アルミナへ転移する事が抑制され、α
−アルミナの析出を妨げる。
第3図は、アルミニウム【こ添加するカルシウムの割合
を変えた場合におけるθ−アルミナからα−アルミナへ
の転移湿度の変化を示す。図において横軸は、アルミニ
ウムに対するカルシウムのモル比であり、縦軸は、転換
熱の測定から求めた転換温度である。
図示のように、モル比が0.002〜0.05の範囲で
、θ−アルミナがα−アルミナに転換する温度が120
0℃を越えており、前記熱処理の際にα−アルミナの析
出が抑制される事が裏付けられる。又、このときモル比
が0.001〜0゜1の範囲で、α−アルミナの析出の
抑制が認められた。
活性アルミナ層は、金属製担体基材に、前記アルミナ被
膜を介して前記担体基材上に定着させた−  8  = ものである。活性アルミナ層は多孔質で表面積が大ぎく
、触媒成分は主として活性アルミナ層に担持される。
[実施例〕 くモノリス触媒担体の製造) 第1図は、実施例に係るモノリス触媒担体基材1の概略
斜視図である。第1図に示すように、厚さ0.051m
の波板2と平板3の金属薄板を交互に巻いて円筒状のモ
ノリス担体基材1を成形した。
なお担体基材1としては、金属薄板が、以下の組成[w
t%]から成るモノリス担体基材を用意した。
即ち、■(第1実施例として)クロム15%、アルミニ
ウム5%、バリウム0.1%、残部鉄。
■(第2実施例として)クロム15%、アルミニウム5
%、カルシウム0.02%、ランタン0゜08%、残部
鉄。■(第3実施例として)クロム15%、アルミニウ
ム4%、バリウム0.01%、ネオジム0.09%、残
部鉄。■(第4実施例として)クロム14%、アルミニ
ウム5%、ストロンチウム0.1%、サマリウム0.1
%、残部鉄。
■(第5実施例として)クロム14%、アルミニウム5
%、カリウム0.01%、バリウム0.01%、ランタ
ン0.18%、残部鉄。■(第6実施例として)クロム
15%、アルミニウム5%、バリウム0.02%、セリ
ウム0.05%、ランタン0.05%、残部鉄。又、■
(第1比較例として)クロム15%、アルミニウム5%
、残部鉄。
■(第2比較例として)クロム13%、アルミニウム4
%、残部鉄とした。
これらの実施例、比較例に係るモノリス担体基材1を各
々、空気中800℃で10時間焼成して表面にアルミナ
被II! 4を形成した。次に、活性アルミナとアルミ
ナ系バインダと水をよく撹拌し、スラリーを作り、この
スラリーに前記アルミナ被膜4を形成したモノリス担体
基材1を1分間浸漬した。その後、とり出して、空気流
で余分のスラリーを吹き払い、200℃で1時間乾燥後
、600℃で2時間焼成して活性アルミナコーティング
層5を形成した。尚、第2図に活性アルミナ被膜ティン
グ1俗5を形成した実施例に係るモノリス担体基材(モ
ノリス触媒担体)の部分横断面図を示す。
これらのモノリス担体をジニトロジアンミン白金水溶液
[Pt (NH3) 2 (NO2) 21に浸漬し、
引き上げ、乾燥後、塩化ロジウム水溶液[RhC9,a
]に浸漬し、引き上げ乾燥した。この時プラチナの担持
量は活性アルミナ層に対して0.5wt%であり、ロジ
ウムの担持量は活性アルミナ層に対して0.05wt%
であった。
く耐久試験及び評価) 上記実施例サンプル、比較例サンプルの触媒を各々、同
一の29のエンジンの排気系に取付け、空燃比(A/F
)=14.6、触媒床m700℃で1時間、空燃比(△
/F)=14.0、触媒床温950℃で30分間を1サ
イクルとして、計200サイクルの耐久試験を行った。
この耐久試験後、上記触媒サンプルを各々同一のエンジ
ンの排気系に取付け、エンジン回転数200Or pm
、−360mmHgの条件下で炭化水素(HC) 、−
一  11 − 酸化炭素(co)、窒素酸化物(NOX)についての浄
化率を測定した。又、次の式によって、活性アルミナの
担持層が金属製担体基材から剥離する剥離率を求めた。
剥離率1%ココ−耐久試験前の質量−耐久試験後の質量
)÷耐久試験前の質1x100結果を表に示す。表から
明らかなように実施例の剥離率は、比較例の剥離率に比
し低い。又、実施例の浄化率は、比較例の浄化率に比し
て高い。
これは、活性アルミナ層の剥離が少ないことによると考
えられる。
又、第1実施例と第2〜第6実施例を比較すると、第2
〜第6実施例の浄化率は高い。これは、ランタンイド元
素の添加によって、ペロブスカイト型複合酸化物が生成
し、浄化作用を発揮したため、と考えられる。
[発明の効果] 本第1発明においては、触媒担体基材の組成を重量%で
クロム5〜30%、アルミニウム1〜10%、カリウム
、ルビジウム、セシウム、フランシウム、カルシウム、
ストロンチウム、バリウム、ラジウムのうち1種類以上
を0.001〜0.5%、残部鉄としている。
上記カリウム等のイオン半径は、アルミニウムイオンの
半径より大きいので、隙間の大きいγ−アルミナ、δ−
アルミナ、θ−アルミナ等の活性アルミナの格子間に入
り込み、その結晶構造を安定化する。
従って、前記担体基材を熱処理して、表面にアルミナ被
膜を形成する際、熱処理により活性アルミナがα−アル
ミナへ転移する事を抑制し、α−アルミナの析出を妨げ
る。このため、前記担体基材の熱処理により表面に形成
されるアルミナは略活性アルミナであり、その上に定着
させる担持層の活性アルミナと同じ結晶形態である。又
、熱物性も同じなので、両名の付着強度は非常に強固と
なり、金属製担体基材から担持層が剥離する事を有効に
防止し、モノリス触媒担体の耐久性を向上させる。又、
実施例にも示したように、本第2発明によってランタン
イド元素を重量%でC)、01〜0.5%添加すると、
ペロブスカイト型複合酸化物を生成し、浄化性能を向上
させる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例に係るモノリス触媒担体基材の概略斜
視図である。第2図は、活性アルミナコーティングを形
成した実施例に係るモノリス触媒担体基材の部分縦断面
図を示す。第3図は、アルミニウムに添加するカルシウ
ムの割合を変えた場合におけるθ−アルミナからα−ア
ルミナへの転移温度の変化を示すグラフである。 1・・・モノリス担体基材 2・・・波板の金属薄板3
・・・平板の金属薄板  4・・・アルミナ被膜5・・
・活性アルミナコーティング層 特許出願人   トヨタ自動車株式会社代理人    
弁理士 大川 宏 同     弁理士 丸山明夫

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属製モノリス触媒担体基材と、 該担体基材の表面に、該担体基材を熱処理して形成した
    アルミナ被膜と、 該アルミナ被膜上に形成した活性アルミナ層とを有する
    排ガス浄化用モノリス触媒担体において、前記金属製モ
    ノリス触媒担体基材の組成は、クロム(Cr)5wt%
    〜30wt%と、アルミニウム(Al)1wt%〜10
    wt%と、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシ
    ウム(Cs)、フランシウム(Fr)、カルシウム(C
    a)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、ラ
    ジウム(Ra)の1種以上0.01wt%〜0.5wt
    %と、残部鉄(Fe)とから成ることを特徴とする排ガ
    ス浄化用モノリス触媒担体。
  2. (2)前記アルミニウムと、カリウム、ルビジウム、セ
    シウム、フランシウム、カルシウム、ストロンチウム、
    バリウム、ラジウムのいずれかとのモル比は、アルミニ
    ウム1に対して、0.001〜0.1であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のモノリス触媒担体。
  3. (3)金属製モノリス触媒担体基材と、 該担体基材の表面に、該担体基材を熱処理して形成した
    アルミナ被膜と、 該アルミナ被膜上に形成した活性アルミナ層と、を有す
    る排ガス浄化用モノリス触媒担体において、前記金属製
    モノリス触媒担体基材の組成は、クロム(Cu)5wt
    %〜30wt%と、アルミニウム(Al)1wt%〜1
    0wt%と、少なくともカルシウム、ストロンチウム、
    ラジウムの1種類以上0.01wt%〜0.5wt%と
    、ランタノイド元素0.01%〜0.5wt%と、残部
    鉄(Fe)とからなることを特徴とする排ガス浄化用モ
    ノリス触媒担体。
  4. (4)前記ランタノイド元素とカルシウム、ストロンチ
    ウム、バリウム、ラジウムのいずれかとのモル比は、ラ
    ンタノイド元素1に対して、0.1〜10.0であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載のモノリス触
    媒担体。
JP61081569A 1985-11-26 1986-04-09 排ガス浄化用モノリス触媒担体 Pending JPS62237943A (ja)

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DE19863640025 DE3640025A1 (de) 1985-11-26 1986-11-24 Monolithischer katalysatortraeger und monolithischer katalysator fuer die verwendung zum reinigen von auspuffgasen
US06/933,996 US4742038A (en) 1985-11-26 1986-11-24 Monolithic catalyst support and catalyst deposited on the support

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009536873A (ja) * 2006-05-12 2009-10-22 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 分散配置した触媒を有する、排出ガスを処理するための担体

Cited By (1)

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JP2009536873A (ja) * 2006-05-12 2009-10-22 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 分散配置した触媒を有する、排出ガスを処理するための担体

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