JPS62241552A - 排ガス浄化用一体型触媒担体 - 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］ この発明は、炭化水素（ＨＣ）　、−酸化炭素（ＣＯ）
、および酸化窒素（ＮＯｘ）の無害化に使用するための
一体覆触媒担体に関し、特に、自動車排気ガスおよび固
定型エンジン排気ガスの浄化に使用する触媒担体に関す
る。

［従来の技術］ 一体型構造担体（モノリス担体）には、材質、形状、製
法につき各種あるが、一般的には；−二ング社製、日本
碍子株式会社製のコーディエライト質、角臘セルのモノ
リス担体が多く使用されている。このコーディエライト
質モノリス担体は、比表面積が約１　ｍ　／　Ｉと非常
に小さいので、貴金属のような触媒金属を担持しても、
担体表面上へ分散させることができない。その結果、初
期性能、耐久性能がともに劣る触媒しか得られず、この
まま担体として使用するには実用性がない。そこで従来
、上記欠点を解決する念めに、モノリス担体に、活性ア
ルミナ被膜を形成せしめ、比表面積を増大させて触媒金
属の分散性を向上させ、性能を良好にすることが行なわ
れている。

従来、仁のアルミナ被膜に使用される活性アルミナは、
特公昭５６−２７２９５号公報にみると」二 とく、約５０　ｍ２／９以１の比表面積を有しており、
一般的にα、θ−アルミナを除く、活性アルミナ種をさ
している。さらに、その後、特開昭５４−１４８１８７
号公報におけるように、δ−アルミナが主体でχ、γ、
に、θ、ρ−アルミナが一部という構成のものが示され
、又、特開昭５８−３０３３３号公報においてはα−ア
ルミナとアルミナゾルの１０００℃以下の焼成による触
媒担体アルミナ被膜はα−アルミナのみのＸ線回折結果
を示す。

［発明が解決しようとする問題点コ 従来の自動車排ガス浄化用触媒に対する要求性能は、触
媒入口ガス温度の上限が８００℃前後となっていたこと
から、８００℃までの熱耐久性があることであり九。し
かしながら、最近の触媒取付は位置の排気管上流部への
移動や高速走行での使用を重視することから、触媒入口
ガス温度の上限が上昇して、９００℃前後となっておシ
、触媒温度は１０００℃程度になっていると考えられる
。その結果、従来それほど重視されていなかっ九高温耐
久性が最近、とくに、問題視されるようになり念。従っ
て、従来技術による触媒では、高温耐久性が不十分であ
る。この理由を推測するに、特公昭５６−２７２９５号
公報や、特開昭５４−１４８１８７号公報に示される活
性アルミナ種では、１０００℃の高温下では、結晶が変
態を起こし、新品状態では、触媒金属が高分散に担持さ
れていたにもかかわらず、結果的に、触媒金属のンンタ
リングが助長されるものと考えられる。又、特開昭５８
−３０３３３号の発明においては、あらかじめ１０００
℃でも結晶が変態しないα−アルミナを使用している為
、その点については良いものと考えられるが、もともと
、比表面積が、１　ｍ２／Ｉ以下と低いα−アルミナに
、触媒金属を担持するため高分散に担持されず、性能が
不十分であると考えられる。

〔問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、上記従来技術の問題点を解決すべく鋭意
研究を行なった結果、従来の触媒に比べ、高温耐久性に
すぐれた排ガス浄化用触媒となシ得る触媒担体な提供す
ることに成功し几。

すなわちこの発明の排ガス浄化用一体製触媒担体は、触
媒金属を担持するための基材上のアルミナコートの活性
アルミナが、Ｘ線回折によって同定しうる、α−アルミ
ナおよびθ−アルミナＶ含み、かつδ−アルミナ、γ−
アルミナ、に−アルミナ、χ−アルミナおよびθ−アル
ミナから選ばれ友少くとも１種を含んだものである。

この発明において、基材として用いるモノリス担体は、
コージェライト、ムライト等であシ、基材の形態は三角
、四角及び波形のセル構造のものがよい。

なお、本発明の触媒担体に担持される触媒金属としては
、白金、ノ々ラジウムおよびロジウムのうちの少くとも
一種を用いるのが好ましい。

［作用］ 本発明の触媒担体の活性アルミナは、α−アルミナおよ
びθ−アルミナを含み、かりδ−アルミナ、γ−アルミ
ナ、に−アルミナ、χ−アルミナおよびθ−アルミナの
うちの少くとも一種を含むものである。

本発明の触媒担体は、十分な比表面積を有するため、十
分に高分散に触媒金属が担持され、それによシ高性能の
触媒を与える。しかも、高温下での使用においても、ア
ルミナの結晶変態の触媒金属への影響が小さいので、十
分に耐久性を有する触媒を提供し得るものと考えられる
。

本発明の触媒担体においては、５０ｍ１ｇ以上の比表面
積を有する活性アルミナであるδ、γ、に。

χ、ρ−アルミナのうちいずれかが十分に存在するので
、低比表面積のαまたはθ−アルミナが存在しても十分
な比表面積（約３０ｍ／！ｉ以上）を有する触媒担体が
得られ、しかもその担体に貴金属を十分に高分散に担持
することができる。さらに高温下において、貴金属がほ
とんど担持されていないα−またはθ−アルミナが含ま
れている念めに、アルミナの変態による貴金属への影響
が少く、また貴金属が高分散に担持されているため貴金
属間の粒成長も少く、十分な耐久性を有する触媒を提供
し得るものと考えられる。

［実施例］ 実施例１ 平均粒子径１５μで比表面積が約１００ｍ／７の活性ア
ルミナ粉末１ｋｌ？と、この粉末Ｚ空気中１２００℃で
３時間焼成したアルミナ粉末（比表面積が５ｍ／Ｉ／以
下を示した）１ゆと、硝酸アルミニウム９水和物１２０
Ｉと、イオン交換水５８０Ｉと、口座化学社製アルミナ
ゾル（商品名ＡＡｓ−２００）１４００とをヤマト製う
ゲスタ−２−で３時間以上混合攪拌し、スラリーを調製
し次。このスラリーはｐＨ４，１で、粘度はＢ壓粘度計
で３２０６ａｐ−１であった。

次に４００個セル／インチを有する円筒形状のコージェ
ライトで形成されるハニカム状モノリス担体（日本碍子
社製で直径９．３　ｗｇ　、長さ１００−１体積０．６
７９１１）Ｙ水中に浸し、十分に吸水させ次のち取シ出
し、セル内に残った水を空気流で吹きはらった。先に調
製し友スラリー中に、この吸水させ危担体を１５分間浸
漬してから取シ出し、セル内の過剰のスラリーを空気流
を用いて吹きはらっ几。このようにしてスラリーが付着
し九担体を、５時間乾燥して、さらに電気炉を用いて空
気中７００℃で１時間焼成して６８．９のコーティング
被膜を担、体に形成させ友。このようなコーティング操
作をくり返し全量で１３５１の破膜を担体に形成させ、
触媒担体な得友。この担体の被膜乞けずり落し、これを
Ｘ線回折すると、γ、θ、δさらにα−アルミナが検出
された。

つぎに、この触媒担体な白金アンミン水溶液中に浸漬し
、触媒担体に触媒金属の白金を吸着させ几のち、８０℃
で温風乾燥を１時間行って、さらに２５０℃で１時間乾
燥し、引きつづき塩化ロジウム水溶液中に触媒担体を浸
漬させて触媒担体に触媒金属のロジウムを吸着させたの
ち、８０℃で温風乾燥を行い触媒Ａを得友。この触媒の
貴金属量を定量分析すると白金が１．Ｏ１／ｌ−触媒、
ロジウムが０．１１／／ｌ−触媒であり之。

実施例２ 平均粒子径１６μで比表面積が約５０　ｍ２／　１の活
性アルミナ粉末１ゆと、実施例１で用い几１２００℃焼
成アルミナ粉末（比表面積が５ｍ２／１ミナゾル（商品
名Ａｓ−２００）　１４００　Ｎとを、ヤマト製うデス
ターラーで３時間以上混合攪拌し、スラリーを調製した
。このスラリーはＰＩ（４，１テ、粘度はＢ型粘度計で
２８０　ｅ、ｐ、ａであっ九。

このようにして調製し念スラリーを用いて、実施例１と
同様にモノリス担体にコーティング被膜を形成させ、触
媒担体ｌ得な。その被膜をＸ線回折するとθ、δさらに
α−アルミナが検出された。

つぎに実施例１同様に、この触媒担体に触媒金属の白金
およびロジウムを吸着させ、触媒Ｂを得次。この白金量
およびロジウム量は、分析の結果実施例１と同じ１．０
．９　Ｐｔ／ｌ−触媒、０．１１！　Ｒｈ／ｌ−触媒で
あった。

実施例３ 住友アルミニウム製錬社製のアルミナ（商品名ＫＨＡ　
４６　）を安用製作所製バイブロミルにょシ微粉砕して
平均粒子径が１２μの活性アルミナ粉末（この比表面積
は約１２０　ｍ２／Ｉであった）１ゆと、実施例１で用
いた１２００℃焼成アルミナ粉末（比表面積が５ｍ２７
１１以下）１ｋｇと、硝酸アルミニウム９水和物１２０
＃と、イオン交換水５８０１と、アルミナゾル（商品名
Ａｓ−２００）　１４００　ｇとをヤマト製うゴスター
ラーで３時間以上混合攪したスラリを用いて、実施例１
と同様にモノリス担体にコーティング被膜を形成させ、
触媒担体を得友。この被膜をＸ線回折するとに、χ、ρ
、θ。

δ、α−アルミナが検出され次。

つぎに実施例１同様に、この触媒担体に触媒金属の白金
およびロジウムを吸着させ、触媒Ｃを得た＠定量分析の
結果、実施例１と同様の白金およびロジウム量であり几
。

実施例４ 平均粒子径１５μで比表面積が約１００ｍ２７ｇの活性
アルミナ粉末４００１１と、実施例１で用い次１２００
℃焼成アルミナ粉末（比表面積が５ｍ２／　ＩＩ以下）
１６００．９と、硝酸アルミニウム９水和物１２０Ｉと
、イオン交換水５ｓｏｙと、アルミナゾル（商品名ＡＳ
−２００）　１４００　ｇとをヤマト製うゴスターラー
で３時間以上混合攪拌し、スラリ−を調製した。このス
ラリーは−１４，２で粘度はＢｑ粘度計で２６５Ｃ・ｐ
ｅｇであっ几。このように調製したスラリーを用いて、
実施例１と同様にモノリス担体にコーティング被膜を形
成させ、触媒担体な得た。その被膜をＸ線回折すると実
施例１と同様にθｐδ−さらにα−アルミナが検出され
た。次に実施例１と同様に触媒担体に触媒金属の白金お
よびロジウムを吸着させ、触媒０７得次。

定量分析の結果、実施例１と同様の白金およびロジウム
量であった◎ 比較例１ 平均粒子径１５μで比表面積が約１００ｍ／Ｊｉ’の活
性アルミナ粉末２　ｔｃＩＦと、硝酸アルミニウム９水
和物１２０ＩＩと、イオン交換水５８０Ｉと、アルミナ
ゾル（商品名ＡＳ−２００）１４００　、Ｆとをヤマト
展うダスターラーで３時間以上混合攪拌しスラリーを調
製した０このスラリーは−４，０で粘度はＢＷ粘度計で
３００　ｅｘｐ、ｌであった。このように調製したスラ
リーＺ用いて、実施例１と同様にモノリス担体にコーテ
ィング被膜を形成させ、触媒担体な得た。この被膜をＸ
線回折するとγ−アルミナのみが検出され友。

次に実施例１と同様に触媒金属の白金を１．０１７１−
触媒さらにロジウムを０．１１／ｌ−触媒、触媒担体に
吸着させ、触媒Ｅを得た。

比較例２ 平均粒子径１６μで比表面積が５０ｍ１１１の活性アル
ミナ粉末２ゆと、硝酸アルミニウム９水和物１２ＯＮと
、イオン交換水５３０．ｌｉ’と、アルミナゾル（商品
名Ａｓ−２００）　１４００　Ｆとｔ、実施例１と同様
に混合攪拌し、スラリーを調製し念。

このスラリーを用いて実施例１と同様にモノリス担体に
コーティング被膜を形成させて触媒担体な得友。この担
体の被膜をＸ線回折するとθ、δ−アルミナが検出され
た。次に実施例１と同様に白金を１．Ｏ９／ｌ−触媒、
ロジウムＹ０．１ｊ９／ｌ−触媒触媒担体に吸着させ、
触媒Ｆ’ｇ得比。

比較例３ 実施例３で用いたアルミナ（商品名ＫＨＡ−４６）を微
粉砕した活性アルミナ粉末（平均粒子径１２μで比表面
積が１２．０　ｍ２／Ｉ　）　２　ｋ＆と、硝酸７　／
ｌ／　ミニラム９水和物１２０＃と、イオン交換水５８
０ｙと、アルミナゾル（商品名Ａｓ−２００＞　１４０
０　Ｎとを実施例１と同様に混合攪拌してスラリーを調
製した。このスラリーを用いて実施例１と同様にモノリ
ス担体にコーティング被膜を形成させて触媒担体な得た
。この担体の被膜ｆＩ！：Ｘ線回折するとに、χ、ρ−
アルミナが検出され友。次に実施例１と同様に白金をＬ
ｏｆｔ／ｌ−触媒、ロジウムｔ０．１１／ｌ−触媒、触
媒担体に吸着させ、触媒Ｇを得た。

比較例４ 平均粒子径１５μで比表面積が約１００　ｍ２／１１の
活性アルミナ粉末を１２００℃で３時間焼成したアルミ
ナ粉末（比表面積が５　ｍ　／　１１以下）２ゆと、硝
酸アルミニウム９水和物１２０．９と、イオン交換水５
８０ｇとアルミナゾル（商品名ＡＳ−２００）　１４０
０．９とを実施例１と同様に混合攪拌してスラリーを調
製し友。

このスラリーを用いて実施例１と同様にモノリス担体に
コーティング被膜を形成させて触媒担体な得友。この担
体の被膜′ｌｔＸ線回折するとθ、α−アルミナが検出
した。次に実施例１と同様に白金を１．０１／ｌ−触媒
、ロジウムも、１１！／ｌ−触媒触媒担体に吸着させて
触媒Ｈな得九。

上記実施例１〜４および比較例１〜４で得られた触媒Ａ
−Ｈにつき、原料アルミナの種類および被膜のアルミナ
の形態につき第１表にまとめて示した。

実施例５および比較例５ 実施例１および比較例１において、得られ几触媒担体の
夫々を塩化ノーラジウム水溶液に浸漬し、さらに水素化
ホウ素ナトリウムによる還元処理を行ったのち、白金ア
ンミン水溶液および塩化ロジウム水溶液に浸漬して、白
金、パラジウム、ロジウムを触媒担体にそれぞれ０．５
１／ｌ−触媒、０．５１／ｌ−触媒、０．１１１／ｌ−
触媒吸着させ、触媒を得友。

実施例６および比較例６ 実施例１および比較例１で得られた触媒担体の夫々を、
塩化パラジウム水溶液に浸漬し、さらに水素化ホウ素ナ
トリウムによる還元処理を行ったのち、塩化ロジウム水
溶液に浸漬して、ノやラジウム、ロジウムを触媒担体に
それぞれＬｏｇ／！−触媒、０．１１１／ｌ−触媒吸着
させ、触媒を得た。

耐久試験条件は、排気Ｒ３８００ｃｃのエンジンにて回
転数３３００ｒｐｍ、グースト−１００ｍＨｇ。

触媒人ガス温度８９０℃、空燃比（Ａ／Ｆ　）　１４．
５で、５０時間触媒を排気ガスにさらすという条件であ
る。このようにして、耐久した触媒の性能の評価は、排
気量１６００ｃｃのエンジンにて、回転数２６０Ｏｒｐ
ｍ、グースト−３６ＯｓｍＨｇ　、触媒入ガス温度４６
０℃、Ａ／Ｆ　１４．５なる条件で耐久後の触媒に排気
ガスを通じ、炭化水素（ＨＣ）、−酸化炭素（ＣＯ）　
、窒素酸化物（ＮＯｘ　）に対する浄化率を算出するこ
とによシ行った。これらの結果を第２表に示した。

第２表 ［発明の効果］ 以上の結果から明白のように、本発明の触媒担体は、同
一の触媒金属を担持した従来の触媒担体と比較して、高
温耐久性において非常にすぐれ念触媒性能を発揮するこ
とができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基材上のコート層に含有される活性アルミナが、α−ア
   ルミナおよびθ−アルミナを含み、かつδ−アルミナ、
   γ−アルミナ、κ−アルミナ、χ−アルミナおよびρ−
   アルミナから選ばれた少くとも１種を含んだものである
   排ガス浄化用一体型触媒担体。