JPS6271543A

JPS6271543A - エンジンの排気ガス浄化用触媒

Info

Publication number: JPS6271543A
Application number: JP60211640A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kurita; 栗田　英昭; Kenji Okubo; 健治大久保; Kazunori Ihara; 井原　和則; Shigeru Yazaki; 矢崎　滋; ▲吉▼野　康隆; Yasutaka Yoshino
Original assignee: Mazda Motor Corp; Tokyo Roki Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp; Tokyo Roki Co Ltd
Priority date: 1985-09-24
Filing date: 1985-09-24
Publication date: 1987-04-02
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPH0622675B2

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）大発明は一内撚機関等、特に自動車から排出される排気
ガス中の一酸化炭素（以下、ＣＯという）、炭化水素（
以下、Ｉ　Ｃという）および酸化窒素（以下、ＮＯｘと
いう）を低減せしめるために用いられるエンジンの排気
ガス浄化用触媒に関するものである。

（従来技術）従来より、自動車排気ガス中のＣｏ５Ｉ−ＩＣ，ＮＯｘ
を浄化する触媒として、白金（Ｐｔ）、ロジウム（ｆｌ
ｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の一貴金属をアルミナ（Ａ
（ｌｔｏ３）に担持したものが用いられている。又、こ
れら貴金属の触媒性能を向上させろために、酸素貯蔵能
効果（排気ガス中の酸素を取り込み、この酸素を触媒の
浄化に寄与させる効果）がある酸化セリウム（ＣｅＯ，
）を、貴金属といっしょにアルミナコート層に含有させ
、排気ガスの浄化率を高めようとした触媒か製造されて
きている。

しかし、貴金属および卑金属の触媒成分と、酸化セリウ
ム等の酸素貯蔵能付与剤（以下、ＯＳＣ剤という）とを
アルミナコート層に共存させて担持する方法には、以下
に述べるような問題があった。

（ａ）ＯＳＣ剤と、触媒成分およびアルミとの直接的な
接触が多くなるため、Ｏ８Ｃ剤の不安定性がこれらに悪
影響をおよぼす。

（ｂ）ｏｓｃ剤が触媒成分といっしょに担持されている
ため、両者が化合物をつくり、触媒成分の分散性を低下
させ、排気ガス浄化性能が低下する。

また、触媒担体に、ＰＬ、Ｐｄなどを含有する触媒層を
設け、該触媒層の保護のためにアルミナまたはアルミナ
と酸化セリウム（アルミナに対して重量比で０．１〜０
．５％）の混合物からなる酸化物の被覆層を設けるよう
にしたものが提案されている（特開昭６０−５２３０号
公報参照）。この公知技術の場合、微量の酸化セリウム
を含む被覆層は、触媒層を保護する目的で設けられてい
るものであり、Ｏ８Ｃ剤として作用する酸化セリウムの
濃度が極めて低いため、酸素貯蔵能効果を殆ど期待でき
ないものであった。そこで、前記被覆層のＯ８Ｃ剤含育
量を増加せしめることが考えられるが、その場合、触媒
層上が熱容量の大きなＯ９Ｃ剤担持層（換言すれば、被
覆層）に覆われることとなり、触媒層の暖気性が阻害さ
れ、低温始動時における排気ガス浄化性能が不十分とな
るおそれがある。

（発明の目的）本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、触媒
担体に担持されたＯ８Ｃ剤を多量に含むコート層の上面
に貴金属あるいは卑金属からなる触媒成分を含む触媒層
を形成させることにより、触媒の浄化性能（特に、低温
始動時における浄化性能）の大幅な改善を図ることを目
的とするものである。

（目的を達成するための手段）本発明では、上記目的を達成するための手段として、触
媒担体に担持され、ＯＳＣ剤を多量に含むコート層の上
面に、触媒成分を含有する触媒層を設けている。

ここで、Ｏ８Ｃ剤の成分としては、酸化セリウム（Ｃｅ
ｎｔ）、酸化ニッケル（Ｎｉｐ）、酸化モリブデン（Ｍ
ｏｂ）、酸化鉄（ＦｅｔｕｓあるいはＦｅｄ）などの公
知成分およびそれらの二種以上の混合物が使用されるが
、Ｃｅ　Ｏｔが最も効果的である。

さらに、前記コート層の組成は、１０〜９５重量％のＯ
８Ｃ剤と残部の活性アルミナとするのが望ましく、その
コーティングは、Ｏ８Ｃ剤、活性アルミナ、水和アルミ
ナ、その池分散剤からなる水性スラリーを用いて行う。

最も簡単な方法としては、Ｏ５Ｃ剤と水和アルミナとの
二成分を用いたスラリーをコーティングすることによっ
てコート層を形成することができる。

また、触媒成分としては、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄなどの公知
成分およびそれらの二種以上の混合物が使用される。

かくして形成された排気ガス浄化用触媒の一例が第１図
に拡大して示されている。ここで、符号■は触媒担体、
２はコート層、３は触媒層をそれぞれ示している。該触
媒担体ｉとしては、コージライト等のセラミックスから
なるハニカム構造体あるいは耐熱金属、耐熱無機繊維よ
りなる各種担（作　用）上記のような構造を有する触媒は、従来のように、活性
成分とＯ８Ｃ剤とを同一層に含浸せしめた触媒に比べて
非常に優れた排気ガス浄化性能を示すとともに、下層を
熱容量の大きなＯ８Ｃ剤コート層とし、上層を触媒層と
したことにより、触媒成分の暖気性が阻害されなくなり
、低温始動時の浄化性能低下が防止される。

又、一般に、コート層中の一０６Ｃ剤含存量が減少する
に従って触媒性能は次第に低下し、１０％以下では急激
に低下する。その理由は、Ｏ５Ｃ剤の濃度が低下すると
、活性成分との相互作用が得られなくなるからである。

ちなみに、Ｏ８Ｃ剤としてＣｅ　Ｏｔを用いたコート層
中におけるＣｅｎｔの含有量（重量％、）に対する３５
（１℃におけるＣＯの浄化率（％）の変化を測定した結
果が第２図に示されている。本結果は、活性測定条件を
、空燃比Ａ／Ｆ＝１４゜７±０．９、空間速度５Ｊ＝６
００００／ｆｉｒとし、大気中にて１１００℃で５０時
間熱エージングした後に測定したもので凧スー、′わｚ
７上わ−ぼ−ｒρＯＪ＜１１１％じＪ下ｌ二かるとＣＯ
浄化率が大幅に低下している。なお、池のｏＳＣＪｌも
これと同様な傾向を示すことは自明であろう。

一方、Ｏ８Ｃ剤の含有量が高くなると、触媒活性は向上
するが、Ｏ８Ｃ剤自体の結合力が弱いために、物理的強
度（耐剥離性）が減少し、耐久性が低減する。ちなみに
、Ｏ８Ｃ剤としてＣｅ　Ｏｔを用いたコート層中におけ
るＣ　ｅ　Ｏ２の含有量（重重％）を変化させて、剥離
テストを行ったところ、表−１に示す結果が得られた。

ここで、剥離量＝（テスト前のコート付着量−テスト後
のコート付着！り／（テスト前のコート付着量）、また
、テスト方法としては、直径１インチ、高さ１インチの
円筒テストピースを６００℃で３０分間加熱、次に２５
℃の水中で冷却という手順を三日繰り返した後、充分乾
燥し、剥離量を測定する方法が採用された。

表−１上記剥離テストの結果から、コート層中のＣｅ０、含有
量は、９５％以下とするのが好ましいことがわかる。な
お、他のＯ８Ｃ剤もこれと同様な傾向を示すことは自明
であろう。

前記コート層の触媒担体に対する付着割合が３重量％以
下では低濃度すぎ、上層の触媒成分の性能向上が表れな
いため、触媒性能が急激に低下し、４０重量％を越えて
も、触媒性能向上に寄与しなくなり、且つコート層の物
理的強度が低下し、剥離しやすくなる。このことを勘案
すると、コート層の付着割合を３〜４０重量％とするの
が望ましい。

以下、本発明の好適な実施例を説明する。

実施例酸化セリウム４００ｇ、ベーマイト１００ｇ、水５５０
ｃｃをホモミキサーにより混合撹拌し、Ｏ８Ｃ剤コート
用スラリーを得た。このスラリーに、ノに°カム触媒担
体（コージライト製）を浸漬して引き上げた後、余分の
スラリーを高圧エアブロ−で除去し、昇温速度２００℃
／Ｉｌｒにセットした電気炉中に置いて３３０〜５５０
℃の温度で１時間焼成した。これにより、酸化セリウム
８２重機％、活性アルミナ１８重量％からなるコート層
を触媒担体に対して２０重量％コーティングすることが
できた。

次いで、γ−アルミナ１６０ｇ、ベーマイト１６０ｇ。

水５００ｃｃ、ｆｉ硝酸４ｃｃをホモミキサーによりＩ
Ｏ時間混合撹拌し、アルミナウォッシュコート用スラリ
ーを得た。このスラリーに、先のＯ８Ｃ剤コーティング
済みの触媒担体を浸漬して引き上げた後、余分のスラリ
ーを高圧エアブロ−で除去し、２００℃／１１ｒの昇温
速度で２００〜６００℃で焼成した。次ぎに、これを所
定の濃度の塩化白金酸・塩化ロジウム混合水溶液に浸漬
して引き上げた後、２００℃で１時間乾燥し、５５０℃
で２時間焼成した。焼成後の貴金属含有ｆｆｉハ白金（
Ｐ　Ｌ）１．Ｏｇ／　＋１　、ロジウム（Ｒｈ）０．２
ｇ／　１１　テあった。

上記実施例で得られた排気ガス浄化用触媒の浄化性能を
、従来公知の触媒、即ち、触媒活性成分とＯ８Ｃ剤とを
混在せしめてなる触媒と比較して評価テストを行ったと
ころ、第３図ないし第５図に示す結果が得られた。ここ
で、比較例は次のトへに１１咽制太バナー比較例活性アルミナ１００ｇ、酸化セリウム４００ｇ、濃硝酸
４Ｃｃ１水７０Ｇｃｃをホモミキサーにより混合撹拌し
、アルミナ及びＯ８Ｃ剤コート用のスラリーを得た。

このスラリーを用いて、前記実施例と同一方法でハニカ
ム触媒担体にアルミナ及びＯ８Ｃ剤をコーティングした
。このコート層の付着量は触媒担体に対して２５重量％
、酸化セリウムのコート層中での割合は８２重量％であ
った。

この触媒担体にさらに前記実施例と同様な方法を用イテ
、白金（ＰＬ）１．ｏｇ／１１、ロジウム（Ｒｈ）０．
２ｇ／（ｌを付着させることにより触媒に調製した。

なお、活性測定条件を、空燃比Ａ／Ｐ＝１４．７±０．
９、空間速度Ｓ、　％’６００００／ｌｌｒとし、大気
中１１００℃でｌＯ時間熱エージング後に測定したもの
である。

上記評価テストの結果によると、本発明の実施例による
排気ガス浄化用触媒は、従来公知の触媒、即ち、比較例
のものに比較して大幅に浄化性能が改善されていること
がわかる。特に、低温域において、触媒活性が良好にな
っているが、これは、ｏＳＣ剤コート層を触媒層の下層
に位置させたことにより、触媒層の暖気性が向上したこ
とによる。

（発明の効果）層上の如く　、本発明によれば、ＯＳＣ剤（ＣｅＯ，、
ＮｉＯ等）を含有するコート層上に活性触媒成分（Ｐｔ
、Ｒｈ、Ｐｄ等）を含有する触媒層を形成しているので
、活性触媒成分とＯ８Ｃ剤とが化合物を形成することが
なくなり、従来の活性触媒成分とＯ８Ｃ剤とを混在させ
たものに比べて、排気ガス浄化性能が向上するとともに
、活性触媒成分が排気ガスの低温域から有効に反応し、
コールドスタート時における浄化性能を著しく向上させ
ることができるいう優れた効果がある。

また、比較的耐熱性に劣るＯ８Ｃ剤を含むコート層が触
媒層の下層に形成されているため、該コート層の熱劣化
を低減せしめることができるという効果もある。

さらに、実施態様項の如く、Ｏ８Ｃ剤のコート層中にお
ける含有量を１０〜９５重量％とすれば、０ＳＣ剤によ
る酸素貯蔵能効果が大幅に増大せしめられることとなり
、排気ガス浄化性能をさらに向上せしめることができる
という効果か得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる排気ガス浄化用触媒の一例を
示す拡大図、第２図は、本発明にかかる排気ガス浄化用
触媒におけるコート層中のＣｅ　Ｏ２含有量（重量％）
に対する排気ガス中のＣＯ／！化率（％）の変化を示す
特性図、第３図、第４図及び第５図は、本発明の実施例
と比較例との浄化性能評価テストの結果を示す特性図で
ある。ｌ・・・・・触媒担体２・・・・・コート層３・・・・・触媒層排気ガス温度（’ｃ）排気ガス温度（’ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】１、触媒担体に担持され、酸素貯蔵能付与剤として作用
する酸化セリウム、酸化ニッケル、酸化モリブデンおよ
び酸化鉄よりなる群から選ばれた少なくとも一種類の酸
化物を含有するアルミナのコート層と、該コート層上に
設けられ、白金、ロジウムおよびパラジウムよりなる群
から選ばれた少なくとも一種類の触媒成分を含有する触
媒層とを備えていることを特徴とするエンジンの排気ガ
ス浄化用触媒。２、前記コート層における酸素貯蔵能付与剤含有量が１
０〜９５重量％とされている前記特許請求の範囲第１項
記載のエンジンの排気ガス浄化用触媒。