JPS62237945A - プレ−ト状触媒体 - 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、担体、この担体の上に設けられたいわゆる中
間層およびこの中間層の上に設けられた酸化チタンを含
む触媒体材料から成り、還元剤の存在下で燃焼ガスの窒
素酸化物を減少するためのプレート状触媒体に関する。

〔従来の技術〕

触媒体材料が層付けされる適当な担体材料を必ず必要と
するプレート状触媒体の場合、触媒体材料を担体材料に
施すのに大きな問題があった。すなわちこの場合の付着
手段については特別な条件が課せられている。燃焼ガス
通路内におけるプレートの振動に対する十分な機械的強
度のほかに、化学的な耐久性および数１００度の温度変
化に対する大きな耐熱性が保証されねばならない。

ドイツ連邦共和国特許第２８５３０２３号明細書（−米
国特許第４２８５８３８号明細書）において、燃焼ガス
内の窒素酸化物を減少するためのプレート状触媒体が既
に知られており、その場合、担体材料として穿孔された
板金が使用されている。

この公知の触媒体の場合、プレート状担体への触媒体材
料の接着は、溶融伏態でその担体に吹き付けられる金属
中間層によって達成されている。このように予備処理さ
れた担体の上に、触媒体材料が浸漬によって施されねば
ならない。接着性を改良するために、繊維状有機材料が
触媒体材料に混合されねばならない。そのように被覆さ
れた担体は、施された触媒物質と共に３００〜５００℃
の温度で力焼しなければならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、触媒物質の担体への接着性を改善する
ことにある。その場合５００℃までの運転温度において
耐用期間をできるだけ長くしようとするものである。

〔問題点の解決手段〕

本発明によればこの目的は、特許請求の範囲第１項の特
徴部分に記載した手段によって達成される。本発明の有
利な実施態様は特許請求の範囲第２項から第２６項に記
載しである。

〔作用効果〕

本発明に基づいて中間層としてセラミック材料を使用す
ることによって、この中間層は、その上に設置すべき触
媒体材料の材料特性にできるだけ類（ＩＪにされる。そ
の場合の出発点は、中間層、その上に施される触媒体材
料および金属担体の間における熱膨張率ができるだけ類
似しているときに、中間層、触媒体材料および金属担体
の間に最小の熱応力が生ずるということである。更に触
媒体材料と中間層の表面との間の接着は、この中間層が
顕微鏡的範囲において十分な表面粗さを有していること
によって一層改善される。

中間層が本発明に基づいて二酸化チタンから成っている
場合、中間層への触媒体材料の接着が一層改善される。

この場合、同じ母材が用いられ、これは触媒体材料の主
要成分である。この場合、中間層への触媒体材料の二酸
化チタン結晶の機械的接着は、中間層および触媒体材料
が、十分な表面粗さ、多孔質性および類似した熱膨張率
のような一致した材料特性を有していることによって最
適にされることから出発している。

本発明に基づく有利な実施態様においては、中間層のセ
ラミック材料は表面を化学的に熔解される。中間層の熔
解によって、セラミック材料の一部は触媒体の製造に関
与する酸化物に変換される。

このようにして担体に良好に接着するセラミック材料自
体が、触媒体材料の製造にも利用される。

本発明の有利な実施態様においては、別の触媒体成分が
、熔解後にその触媒体成分の溶液あるいは懸濁液に浸漬
することによって施される。この作業工程は、触媒体材
料を中間層の酸化物および追加的に施された別の成分か
ら作り、これによって単独で施される触媒体材料の中間
層への接着性の問題は解決される。

中間層として酸化チタンを使用する場合、熔解工程の際
に二酸化チタンの表面が得られ、その二酸化チタン成分
は硫化チタンを介して酸化チタンのアナタース形に変化
し、触媒的に作用する成分として特に適している。

種々のガス組成への触媒体の良好な適合性は、特に本発
明に基づく有利な実施態様において、バナジウム化合物
のほかに、例えばタングステン、モリブデン、マグネシ
ウム、リン、鉄、クロムのような別の添加物が用いられ
る場合に達成される。

活性材料を直接耐熱炒の基材の上に火炎あるいはプラズ
マ噴射によって施すことは既に知られている。しかしこ
の方法は二酸化チタンおよびバナジウムから成る触媒体
複合物の場合、火炎ないしプラズマ噴射の際に生ずる温
度がそれらの成分の蒸発温度を越えてしまうので、直接
には採用できない。即ちこの方法ではバナジウム成分が
弱くなり、更に二酸化チタンの部分がルチルに変化して
しまうおそれがある。

〔実施例〕

以下図面に示した実施例を参照して本発明の詳細な説明
する。

図面は担体プレート１を断面図で示しており、このプレ
ート１は実施例の場合にエキスパンデッドメタルで作ら
れている。担体プレート１の表面には、セラミック材料
（この実施例の場合二酸化チタン）で作られた中間層２
がある。この中間層２は吹き付けによって施されている
ので、非常に大きな粗さを有している。中間層２はエキ
スパンデッドメタルの全面を覆っている。中間層２の上
に触媒体材料３が施されている。

本発明に基づくプレート状触媒体を製造する際、担体材
料から成るプレートが用いられ、この実施例の場合特殊
鋼エキスパンデッドメタル格子から成るプレートが用い
られる。特殊鋼は中間層として施すべきセラミック材料
と類似した膨張係数を有している。エキスパンデッドメ
タル格子はまず機械的に粗くされる。これは炭化ケイ素
あるいは好適にはコランダムによるサンドブラストで行
われる。この場合８８〜２２０μｍの粒度が推奨される
。サンドブラストで生ずる粗さは、後で施すべき触媒体
材料の粒度に合うようにされる。

そのように予備処理されたエキスパンデッドメタルから
成るプレートの上に、セラミック材料この実施例の場合
には二酸化チタンから成る中間層が、火炎噴射あるいは
好適にはプラズマ噴射によって設けられる。ガス安定さ
れたプラズマの場合には、アルゴン・水素雰囲気の還元
ガス雰囲気が推奨される。液体安定されたプラズマの場
合にはアルコールあるいは水が使用される。

吹き付け材料は、凝集した酸化チタンを使用する場合、
好適には４５〜１２５μｍの粒度のものが使用される。

そのようにしてエキスパンデッドメタルの上に粗くて多
孔質の二酸化チタン表面が得られる。この表面は特にそ
の粗さと多孔質とにより、その上に施された触媒体材料
の接着性を良くする。そのように予備処理され火炎ある
いはプラズマ噴射された担体の上に、触媒体材料がロー
ラで塗られるか、あるいは浸漬によって被着される。次
の焼結工程において、触媒体材料の材料（１に 酸化チタン）は、二酸化チタン・中間層の材料と結合す
る。

そのようにして作られた触媒体は、還元剤としてアンモ
ニアあるいは一酸化炭素の存在下に燃焼ガスにおける窒
素酸化物を減少するために適していることが確認された
。

中間層として凝集した二酸化チタンから成るセラミック
材料を使用することが、特に好適であることが判明して
いる。

別の実施形態において、火炎あるいはプラズマ噴射され
た表面は、吹き付け物質に応じて酸ないしアルカリ液で
熔解される。二酸化チタン表面の場合には硫酸が適して
いる。またこのために、酢酸のような別の酸も考えられ
る。この熔解によって酸化チタンは最後に部分的にアナ
タース変態に移される。最後に水洗によって残留する酸
が除去される。なお水洗工程は省略することもできる。

そのように熔解された二酸化チタン表面に、別の触媒体
成分を設けると極めて有利である。これは溶液への浸漬
によって、あるいはその触媒体成分との共沈によって、
あるいはその触媒体成分の茎着によって行われる。かか
る触媒体成分として、バナジウムのほかにタングステン
、モリブデン、マグネシウム、リン、鉄、クロムのよう
な添加物も適している。溶液から出されてしずくを切っ
た触媒体はまず乾燥され、引続き炉の中で力焼される。

触媒体成分を蒸着する場合も、触媒体の最終的な力焼は
必要である。

【図面の簡単な説明】

図面はプレート状触媒体の断面図である。 １：担体プレート、２：中間層、３：触媒体材料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）担体、この担体の上に施された中間層およびこの中
   間層の上に施された酸化チタンを含む触媒体材料から成
   り、還元剤の存在下で燃焼ガスの窒素酸化物を減少する
   ためのプレート状触媒体において、中間層（２）として
   セラミック材料が用いられることを特徴とするプレート
   状触媒体。 ２）中間層（２）が二酸化チタンから成っていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプレート状触媒
   体。 ３）セラミック材料が火炎噴射によって担体に施される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプレート
   状触媒体。 ４）セラミック材料（２）がプラズマ噴射によって担体
   （１）に施されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のプレート状触媒体。 ５）プラズマ噴射が還元雰囲気内で行われることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載のプレート状触媒体。 ６）吹き付け物質として５〜１６０μｍの粒度のセラミ
   ック材料（２）が使用されることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項または第４項記載のプレート状触媒体。 ７）５〜１６０μｍの幅広い粒度スペクトルが使用され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載のプレー
   ト状触媒体。 ８）粒度スペクトル幅の内部における細かい粒および粗
   い粒が補強して用いられることを特徴とする特許請求の
   範囲第６項記載のプレート状触媒体。 ９）担体（１）が中間層を施す前に機械的に粗くされる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のプレート
   状触媒体。 １０）サンドないしコランダムのブラストによって粗く
   されることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のプ
   レート状触媒体。 １１）ステンレス鋼が担体材料として用いられることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプレート状触媒
   体。 １２）担体材料が例えばエキスパンデットメタル、濾網
   、組紐のような穿孔構造を有していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のプレート状触媒体。 １３）凝集した二酸化チタンがセラミック材料（２）と
   して用いられることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のプレート状触媒体。 １４）セラミック材料（２）として焼結された二酸化チ
   タンが用いられることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のプレート状触媒体。 １５）セラミック材料（２）として砕かれたルチルが用
   いられることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   プレート状触媒体。 １６）セラミック材料（２）が液体安定されたプラズマ
   によって施されることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載のプレート状触媒体。 １７）セラミック材料の表面が化学的に溶解されて触媒
   体材料に対する成分が用意されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のプレート状触媒体。 １８）別の触媒体成分が溶解工程後に、その触媒体成分
   の溶液ないし懸濁液における浸漬によって施されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１７項記載のプレート状
   触媒体。 １９）別の触媒体成分として、バナジウム、タングステ
   ン、モリブデン、マグネシウム、リン、鉄ないしクロム
   が用いられることを特徴とする特許請求の範囲第１８項
   記載のプレート状触媒体。 ２０）別の触媒体成分が熔解工程後に、例えば蒸着のよ
   うな加熱方法によって施されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１９項記載のプレート状触媒体。 ２１）別の触媒体成分が撒布によって施されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１９項記載のプレート状触媒
   体。 ２２）セラミック材料を溶解するために硫酸が用いられ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１７項記載のプレ
   ート状触媒体。 ２３）セラミック材料を溶解するために酢酸が用いられ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１７項記載のプレ
   ート状触媒体。 ２４）セラミック材料を溶解するためにソーダ液が用い
   られることを特徴とする特許請求の範囲第１７項記載の
   プレート状触媒体。 ２５）酸化アルミニウムが中間層として用いられること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプレート状触
   媒体。 ２６）そのようにして得られた触媒体材料がカ焼される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１８項記載のプレー
   ト状触媒体。