JPS6268544A - 排気ガス浄化用モノリス触媒 - Google Patents

排気ガス浄化用モノリス触媒

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JPS6268544A
JPS6268544A JP60209798A JP20979885A JPS6268544A JP S6268544 A JPS6268544 A JP S6268544A JP 60209798 A JP60209798 A JP 60209798A JP 20979885 A JP20979885 A JP 20979885A JP S6268544 A JPS6268544 A JP S6268544A
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JP
Japan
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alumina layer
catalyst
monolithic catalyst
exhaust gas
catalyst carrier
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JP60209798A
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English (en)
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Naoto Miyoshi
直人 三好
Shinichi Matsumoto
伸一 松本
Yutaka Ishikawa
豊 石川
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825Ceramics
    • F01N3/2828Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Ceramic Engineering (AREA)
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  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

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、内燃機関の排気ガス浄化用モノリス触媒の改
良に関する。
[従来の技術] 自動巾排ガス浄化用触媒には一般に白金(Pt)、パラ
ジウム(Pd)、ロジウム(Rh)lの貴金属が単独ま
たは組合されて用いられている。この内、PtとPdは
酸化性能に優れPtとpdが組み合わされた触媒が酸化
触媒としてよく用いられる。また触媒作用を効果的に発
揮させる為にランタン(La)、セリウム(Ce)、ネ
オジム(N(j>等の希土類などの添加が提案されてお
り、本願と同一の出願人は、P(jとNdを相合ぜて担
持した触媒を提案している(特開昭6O−114341
)。
[発明が解決しようとする開題点] 自動車排ガス浄化用触媒において、PdはPt等と共に
あると悪影菅を及は1ので性能が著しく低下する。この
ためPtとP(lを別々の位置に担持ブると効果がある
と言われている[J、Catal、51,185.(1
978)]、またモノリス触媒の上流部は排ガス中に含
まれる鉛(Pb)化合物、リン(p)化合物により被毒
され浄化性能が著しく低下する。従って上流側に被毒に
強いPt、下流側に耐被毒性がptと比べ劣るPdを担
持づる方法に係る発明について、本願の出願人と同一出
願人は、出願している(特許出願把@59−19908
4)。この触媒については、排ガスの流れを反対とする
と触媒活性および耐久性は必ずしも寸分でないし、また
さらに高活性な触媒の出現も望まれている。
本発明は、上記欠点を克服するのであり、高い耐久性を
有し、さらに高活性な、かつ刊ガスをどちらの方向から
流しても使用可能な1−11気ガス浄化用モノリス触媒
を提供することを目的とする。
[問題点を解決するだめの手段] 本発明の排気ガス浄化用モノリス触W(以下単に本触媒
という。)は、一端にガス流入口及び他端にガス源出口
を有する細孔が多数形成されたモノリス触媒担体と、該
細孔を形成する壁面に担持された触!II層と、からな
る排気ガス浄化用モノリス触媒において、 該触媒層は、白金(Pt)およびセリウム(Ce)を含
む第1アルミナ層と、パラジウム(Pd)と、ランタン
(La)およびネオジム(Nd)の少なくとも1つと、
を含む第2アルミナ層と、から成り、 該第1アルミナ層および該第2アルミナ層は、該モノリ
ス触媒担体の軸方向に沿って交互に分離された構成をも
つことを特徴とする。
本触媒において、触媒層は、上記第1アルミナ層および
上記第2アルミナ層が該触媒担体の軸方向に沿って交互
に分離された構成をもつものであり、例えば第1図に示
すようにほぼ4等分された担体(1A、1B、1Cおよ
びID)のうち一端部分1A及び該一端部分1Aから1
つ飛び離れた中間部分1Cには第1アルミナ層が形成さ
れ、他の部分1B、1Dには第2アルミナ層が形成され
たものとすることができる。
また本触媒において、触媒層は、モノリス触媒担体を、
該モノリス触媒担体の軸方向に沿って部分して、一方は
第1アルミナ層から成り、他方は第2アルミ太層から成
るものとすることもできる。
さらに、この場合において、第2図に示すように、該一
方はモノリス触媒担体の上流側の部分1Eであって、こ
の部分1Eには第1アルミナ12Aが形成され、該他方
は該モノリス触媒担体の下流側の部分1Fであり、この
部分1Fには第2アルミナ層2Aが形成−される構成と
することもできるし、またこれと逆方向とすることもで
きる。
本触媒において、上記第1アルミナ層は、Ceを含むア
ルミナ層と、該アルミナ層に含浸担持ざぜたptと、か
ら成り、上記第2アルミナ層は、LaおよびNdの少な
(とも1つを含むアルミナ層と、該アルミナ層に含浸担
持させたPdと、がら成るものとすることができる。
本排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法は、例えば、
まずモノリス触媒担体の軸方向に沿って部分された一方
にCeを含むアルミナコーティング″を行ない、次いで
このアルミナ層にPtを含浸担持さ「て第1アルミナ層
を形成し、また該モノリス触媒担体の他方にLaおよび
Ndの少なくとも1つを含むアルミナコーティングを行
ない、次いで該アルミナ層にPdを含浸担持させて第2
アルミナ層を形成させるものとすることができる。
[発明の効果〕 本触媒において、触媒層は、PtおよびCeを含む第1
アルミナ層と、Pdと、LaおよびNdの少なくとも1
つと、を含む第2アルミナ層と、から成り、該第1アル
ミナ層および該第2アルミナ層は、該モノリス触媒担体
の軸方向に沿って交互に分離された構成をもつことを特
徴とする。従って本排気ガス浄化用モノリス触媒は、P
tおよびPdを別々に含有させる構成のため、Pt−P
d系触媒で問題となっていたPdとPtとの相11作用
による活性低下を排除できる。また本排気ガス浄化用モ
ノリス触媒は、La、NdおよびCeの希土類金屑が所
定の貴会glA(PtおよびPd)と最適な組合せで使
用されているので、高活性な触媒作用を示す。
[実施例] 以下、実施例により本発明を説明する。
(実施例1) 本実施例に係わる排気ガス浄化用モノリス触媒の構成は
、第2図に示すように、一端にガス流入口3および他端
にガス流出口4を有する細孔5が多数形成されたモノリ
ス触媒担体1と、該細孔5を形成する壁面に担持された
触媒層2とからなる触媒であって、 該触媒層2は、該モノリス触媒担体1の排気ガス6の流
れ方向に見て、該モノリス触媒担体1の上流側の部分1
Eにおいては、PtおよびCeを含む第1アルミナ層2
Aから成り、 咳モノリス触媒担体1の下流側の部分1Fにおいては、
Pdおよびl−aを含む第2アルミナ層2Bから成る。
本排気ガス浄化用モノリス触媒の製造方法は以下の通り
である。
アルミナ含有率10重量%のアルミナシルア00Q1イ
オン交換水300qおよび酸化ランタン換算で20重量
%を含有するランタン−アルミナ粉末1oooqを加え
て撹拌しスラリーとした。
このスラリーにモノリス触媒担体をガス流路方向に1/
2含浸し、1分後引上げ、空気流によりセル内のスラリ
ーを吹き飛ばし、室温で風乾後350℃で乾燥した。
次に上記組成の内でアルミナ粉末を酸化セリウム換算で
20重量%含有するアルミナ粉末に変えて、同様な方法
により上記担体のコーティングが施されていない部分に
コーティングを施し200℃1時間乾燥後700℃で2
時間焼成した。
この後Ce含有コート部を白金アンミン水溶液に1時間
浸漬し、200℃で1時間乾燥し、次にla含右コート
部を塩化パラジウム水溶液に1時間浸漬し200℃で1
時間乾燥させて、流路方向前方にP t−Ce、後方に
Pd−Laより成る触媒raJを製造した。該触媒の仕
様は第1表に示す。なお、該表における数字は、触媒担
体1iあたりの含有fi(Pt又はPdについてはΩ、
他についてはモル)を示す。
(実施例2) 本実施例においては、上記実施例1と同一組成触媒であ
って流路方向を反対に変えたもの(触媒「b」)である
。該触媒の仕様は第1表に示す。
(実施例3) 第1表 本実施例においては、上記実施例1のl−aをNdに変
えたもの(触媒「C」)である。該触媒の仕様は第1表
に示す。該触媒の製造方法は実施例1と同じである。
(比較例1) 本比較例においては、上記実施例1のl−a人スラリー
と、Ce人ススラリ−それぞれ1:1の比で混合して1
a1Ceを含むスラリーとしモノリス触媒担体の全体に
コートを行ない150℃乾燥後700℃で2時間焼成す
る。これの前11!1/2の所まで白金アンミン溶液に
浸漬し、200℃で1時間乾燥し、次に未担持部分くモ
ノリス後側)に塩化パラジウムを含浸担持させ200℃
で1時間乾燥し触媒rdJを製造した。該触媒の仕様は
第1表に示す。
(比較例2) 本比較例においては、l、a、Ceを含まないアルミナ
粉末を用いて実施例1と同様の方法でスラリーを[Jし
、このl−a、Ceを抜いたスラリーにて、モノリス触
媒担体をコートし、焼成して、実施例1と同様に、Pt
−Pd@前後に分けて担持した触媒reJを製造した。
該触媒の仕様は第1表に示す。
(比較例3) 本比較例においては、比較例2と同様にl−a。
Geを扱いたスラリーにてモノリス触媒担体をコートし
、焼成して、これ全体に塩化パラジウムを含浸担持し2
00℃で1時間乾燥させ、次に白金アンミン溶液を含浸
担持させ、200℃で1時間乾燥させて、触媒rfJを
製造した。該触媒の仕様は第1表に示す。
(実施例1〜3および比較例1〜3の性能評1iIIi
)上記6種の触媒は、以下の方法により耐久試験を実施
し、浄化性能を評価した。
耐久試験は2.8fIエンジンの排気系に触媒を設置す
る方法で実施しA/F−約16.0SS。
V−60,0OOHr−+、触媒床温度720℃で被毒
による劣化を促進する為にエンジン吸気系にエンジンオ
イルを1時間あたり30cc滴下し、燃料として0.0
5Q/1の鉛を含有するガソリンを用いた。触媒評価は
モデルガスを用いて一酸化炭素(CO)、炭化水素(H
C>の−浄化率を測定し、この結果を第3図、第4図に
示す。
この結果によれば、触媒raJ rbJおよびrcJは
、「e ]  rf ]に比べて高活性を示し、Ce5
NdSLaの添加の効果を明らかにしている。raJお
よびrbJはrdJに比して高活性を示し、Qe、 N
d11aをPt−cetPd−1aと分ける効果を示し
ている。
ざらに流路方向を反対にした触媒raJおよびrbJと
もに高活性を示すので、本発明の希土類と貴金属を適当
に組合せ、しかも分離して担持することにより、Ptを
1yIlI11にPdを後側にしなければならないとい
う欠点も解消し、前後どちらの方向でも使える利点も生
じた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わる排気ガス浄化用モノリス触媒で
あってモノリス触媒担体をほぼ4等分したものの全体斜
視図である。第2図は本実施例に係わる排気ガス浄化用
モノリス触媒であってモノリス触媒担体を2等分したも
のの全体斜視図である。第3図は実施例1〜3における
各触媒raJrbJおよび「C」、ならびに比較例1〜
3における各触媒rdJ reJおよびrfJの一酸化
炭素(Co)活性を示すグラフである。第4図は第3図
に示した性能評価に用いた各触媒raJ〜rfJのハイ
ドロカーボン(HC)活性を示すグラフである。 1・・・モノリス触媒担体 2・・・触媒層2A・・・
第1アルミナff  2B・・・第2アルミナ層3・・
・ガス流入口    4・・・ガス流出口5・・・細孔
       6・・・排気ガスの流れ特許出願人  
 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 第1図 第2図 ンA       2B 第3図 第4図 温!(’C)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一端にガス流入口及び他端にガス流出口を有する
    細孔が多数形成されモノリス触媒担体と、該細孔を形成
    する壁面に担持された触媒層と、からなる排気ガス浄化
    用モノリス触媒において、該触媒層は、白金(Pt)お
    よびセリウム(Ce)を含む第1アルミナ層と、パラジ
    ウム(Pd)と、ランタン(La)およびネオジム(N
    d)の少なくとも1つと、を含む第2アルミナ層と、か
    ら成り、 該第1アルミナ層および該第2アルミナ層は、該モノリ
    ス触媒担体の軸方向に沿って交互に分離された構成をも
    つことを特徴とする排気ガス浄化用モノリス触媒。
  2. (2)触媒層は、モノリス触媒担体を、該モノリス触媒
    担体の軸方向に沿って二分して、一方は第1アルミナ層
    から成り、他方は第2アルミナ層から成る特許請求の範
    囲第1項記載の排気ガス浄化用モノリス触媒。
  3. (3)上記一方はモノリス触媒担体の上流側の部分であ
    り、上記他方は該モノリス触媒担体の下流側の部分であ
    る特許請求の範囲第2項記載の排気ガス浄化用モノリス
    触媒。
  4. (4)第1アルミナ層は、セリウム(Ce)を含むアル
    ミナ層と、該アルミナ層に含浸担持させた白金(Pt)
    と、から成り、 第2アルミナ層は、ランタン(La)およびネオジム(
    Nd)の少なくとも1つを含むアルミナ層と、該アルミ
    ナ層に含浸担持させたパラジウム(Pd)と、から成る
    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。
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