JPS63256141A

JPS63256141A - 排気ガス浄化用触媒

Info

Publication number: JPS63256141A
Application number: JP62089196A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kurita; 栗田　英昭; Yoriichi Tsuji; 辻　頼一
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-04-11
Filing date: 1987-04-11
Publication date: 1988-10-24

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、内燃機関等、特に自動車から排出される排気
ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および
酸化窒素（Ｎｏ）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のうち、担体が金属または合
金で構成された金属担体触媒の改良に関する。

（従来技術とその問題点）従来より、自動車排気ガス中のＧｏ、ＨＣ，Ｎ。

を浄化する触媒として担体が金属で構成される触媒が用
いられている。

この金属担体は、アルミニウムフェライトスヂール（Ｃ
ｒ：２０％、　ＡＱ：０．５〜１２％、Ｙ：０゜１〜３
％及びバランス鉄）やアルクロムｌ５Ｅ（Ｃｒ：２０％
、ＡＱ：４．５％、Ｃ：≦０．０８％、　Ｍｎ：≦０．
４．Ｓｉ：≦０，５％、ＣＯ：＜０．３％。

Ｃｅ≦０．１％）や各種アルクロム等から作られている
。

担体として金属を用いる場合は、この担体上にコートす
る触媒成分を含有するアルミナコート層を、金属担体か
ら剥離させないようにすることが、耐久性のある触媒と
するための重要技術である。

従来においては、金属担体にアルミニウム酸化膜を形成
し、この酸化膜上に貴金属触媒を含有するアルミナコー
ト層を形成するようにしたものが知られている（特公昭
５８−２３１３８号公報参照）。

しかしながら、排気系の過酷な条件（高温で酸化還元雰
囲気が繰り返される）では、金属担体表面の安定化した
アルミナ酸化膜の細孔から針状の酸化物が成長し、これ
によりアルミナコート層が剥離しやすくなる。

この針状酸化物は、熱処理して安定化した金属担体表面
のアルミニウム酸化膜の下層部の金属成分が酸化されて
発生するものである。

（発明の目的）本発明は上記従来の問題を解決するためになされたもの
で、金属担体とアルミナコート層との間のコート層の含
有成分を工夫することにより、アルミナコート層の剥離
防止と排気ガス浄化性能の向上とを図ることを目的とす
るものである。

（発明の構成）このため本発明は、触媒ケース内に設けられる金属担体
の表面に、アルミニウム酸化膜が形成され、該アルミニ
ウム酸化膜の上に、触媒成分を含有するアルミナコート
層が形成された触媒において、上記アルミニウム酸化膜
とアルミナコート層との間に、セリウムまたはセリヤを
含有するコート層が形成されていることを特徴とするも
のである。

上記セリウムまたはセリヤを含有するコート層は、金属
担体のアルミニウム酸化膜上に形成されたセリウムメッ
キ層と、該メッキ層と上記触媒成分を含有するアルミナ
コート層との間に形成されたセリヤを含有するアルミナ
コート層とで構成されていることが好ましい。

（発明の作用・効果）本発明は、金属担体のアルミニウム酸化膜の上にセリヤ
含有コート層を形成し、該セリヤ含有コート層の上に触
媒成分含有アルミナコート層を形成したものである。

ここでセリヤは、触媒に添加した場合、Ｏ，ストレージ
効果により高温でのＣＯ浄化等の酸化性能は向上するが
、熱容量が大きいために、触媒自体の昇温か悪くなり、
ライトオフ性能（低温での浄化性能）が悪くなる。

しかし、本発明のように、金属担体上にセリヤのコート
層を設けることにより、金属の伝熱効果により、セリヤ
が迅速に加熱されやすくなり、ライトオフ性能か従来よ
り改善されるのである。

また、金属担体の界面にセリヤを担持すると、セリヤの
０．ストレージ作用により、金属と化合して酸化を起こ
す酸素（Ｏｆ）をセリヤが低減するために、金属酸化の
成長が抑制され、アルミナコート層の剥離が防止される
ようになる。

さらに、本発明の担持構造であればセリヤが触媒成分と
いっしょに担持されることがなく、両者が反応して化合
物をつくることもなく、触媒成分の分散性を低下するこ
ともないため、高浄化性能の触媒が得られる。

さらにまた、アルミニウム酸化膜上にセリウムメッキ層
を形成し、該メッキ層と触媒成分含有アルミナコート層
との間に、セリウム含有アルミナコート層を形成すれば
、上層のセリヤ粒子との間で拡散結合が起こり、密着性
かより高くなる。

（実施例）以下、本発明の実施例を添付図面について詳細に説明す
る。

第１図及び第２図に示すように、本発明に係る排気ガス
浄化用触媒Ａは、触媒ケース内に設けられた金属担体（
アルクロム材）２の表面にアルミニウム酸化膜３か形成
され、該アルミニウム酸化膜３の上にセリウム（Ｃｅ）
メッキ層４が形成され、該セリウムメッキ層４の上にセ
リヤ（Ｃｅ　Ｏ２）を含￥Ｔするアルミナコート層５が
形成され、該セリヤ含仔アルミナコート層５の上に従来
と同様な触媒成分（白金、パラジウム、ロジウム等）が
含有されたアルミナコート層６が形成されているもので
ある。

上記セリウムメッキ層４は、５〜１５μの厚みで電気メ
ッキにより形成する。

上記セリヤ含有アルミナコート層５において、セリヤ以
外のＯ２０の成分としては、酸化セリウム（ＣｅＯ）、
酸化ニッケル（Ｎｉｐ）、酸化モリブデン（Ｍｏｂ）、
酸化鉄（ＦｅｔＯ３あるいはＦｅｄ）などの成分および
これらの２種類以上の混合物が使用されろか、セリヤ（
ＣｅＣＬ）が最も効果的である。

さらに、セリヤ含有アルミナコート層５の組成は、１０
〜９０重１％のセリヤと残部活性アルミナとするのが望
ましく、このコーティングはセリヤ、活性アルミナ、水
和アルミナ、その他の分散剤からなる水性スラリーを用
いて行なう。

次に、実験例を説明する。

（実施例１の触媒ＡＩ）（ａ）フエクラロイの帯板を、まず波形と平板に加工し
、所定の形状に巻上げる。

（ｂ）この完成した担体２を、担体表面にアルミニウム
酸化膜３を形成するために、蓚酸溶液中に浸し、電解を
かける。次に高温中で６時間１０００°Ｃ加熱する。

（ｃ）この担体２を硝酸セリウムＣｅ（Ｎ　Ｏ３）４水
溶液に浸し、セリウムメッキ層４をアルミニウム酸化膜
３上に８μ付ける。

（ｄ）次に、セリウム４００ｇ、ベーマイト１００ｇ、
水５００ｃｃをホモミキサーにより混合撹拌し、セリヤ
コート用スラリーを得た。

（ｅ）このスラリーに、面述の処理済金属担体２を浸漬
して引き上げた後、余分のスラリーを高圧エアーブロー
で除去し、昇温速度２００℃／時間にセットした電気炉
中に置いて、３５０〜５５０°Ｃの温度で１時間焼成し
た。これによりセリヤ８２重量％、活性アルミナ１８重
量％からなろセリヤ含有アルミナコート層５を、金属担
体２に対して２０重量％コーティングした。

（ｒ）次いで、γ−アルミナ１６０９、ベーマイト１６
０９、水５００ｃｃ、ａ硝酸４ｃｃをホモミキサーによ
り、ＩＯ時間混合撹拌し、アルミナコート用スラリーを
得た。

（ｇ）このスラリーに先のセリヤ含有アルミナコート層
５を形成した触媒担体２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℃／時間
の昇温速度で２００〜６００℃で２時Ｉｔｆｌ焼成した
。

（ｈ）この担体２を所定の濃度の塩化白金・塩化ロジウ
ム混合水溶液に浸漬して引き上げた後、１５０°Ｃで１
時間乾燥し、５５０℃で２時間焼成した。

焼成後の貴金属含存屑は白金（ｐｔ）１．Ｏｐ／Ｑ、ロ
ジウム（Ｒｈ）０．２ｇ／σであった。

（実施例２の触媒Ａ２）セリヤ含有アルミナコートＲ５のセリヤ含有量をｌｏｆ
ｆｉｆａ％とした。これ以外は実施例１の触媒ＡＩと同
条件である。

（実施例３の触媒Ａ３）セリヤ含有アルミナコート層５のセリヤ含有量を５０重
量％とした。これ以外は実施例１の触媒ＡＩと同条件で
ある。

（実施例４の触媒Ａ４）セリヤ含有アルミナコート層５のセリヤ含育量を９０重
全％とじた。これ以外は実施例１の触媒ＡＩと同条件で
ある。

（実施例５の触媒Ａ５）アルミナコート層５中のセリヤの代わりに、酸化ニッケ
ル（Ｎｉｐ）を用いた。これ以外は実施例１の触媒ＡＩ
と同条件である。

（実施例６の触媒Ａ６）アルミナコート層５のセリヤの代わりに、酸化モリブデ
ン（Ｍｏｂ）を用いた。これ以外は実施例ｉの触媒ＡＩ
と同条件である。

（実施例７の触媒Ａ？）アルミナコート層５のセリヤの代わりに、酸化鉄（Ｆｅ
ｔＯＪを用いた。これ以外は実施例１の触媒ＡＩと同条
件である。

（実施例８の触媒Ａ８）セリウムメッキ層４の層厚を、５μとした。これ以外は
実施例１の触媒Ａｔと同条件である。

（実施例９の触媒Ａ９）セリウムメッキ・層４の層厚をｌ　５　ｌｌとした。こ
れ以外は実施例りの触媒Ａ１と同条件である。

（実施例１Ｏの触媒Ａｌ０）金属担体２としてアルクロムＩＳＥを用いた。

これ以外は実施例１の触媒Ａｔと同条件である。

（実施例１１の触媒Ａ１１）セリヤ含有アルミナコート層５を設けず、触媒成分含有
アルミナコート層６中にセリヤを含有した。これ以外は
実施例Ｉの触媒Ａｔと同条件である。

（比較例１の触媒Ａｌ２）セリウムメッキ層４とセリヤ含有アルミナコート屓５を
設けなかった。これ以外は実施例１の触媒ＡＩと同条件
である。

各触媒Ａ　Ｉ　−Ａ　ｌ　２を排気ガス発生装置を用い
てテストした。テスト条件は第１表の通りである。

第１表各触媒Ａ１〜Ａ１２のライトオフ性能は第２表の通りで
あった。これには、排ガス温度を徐々に上昇（３０℃／
秒）させた時の５０％浄化する排ガス温（Ｔ２Ｏ）が示
しである。

第２表　触媒性能（ライトオフ性能）Ｆｒｅｓｈ＋電気炉で５５０°ＣＸ１時間加熱処理Ａｇ
ｅｄ　：電気炉で９００℃×８０時間加熱処理各触媒Ａ
１〜Ａ１２の高温性能は第２表の通りであった。これに
は、排ガス温４００℃における各成分の浄化率を示しで
ある。

第３表　触媒性能（高温性能）一方、剥離テスト方法としては、直径３インチ、高さ３
インチの円筒テストピースを７００°Ｃで３０分加熱し
、次に２５℃の水中で冷却という手順を３回繰返した後
、充分乾燥し、剥離量を測定した。

この結果を第３図のグラフに示す。

同グラフからも明らかなように、セリウムメッキ層４は
、５μ以下ではアルミナコート層６の剥離量が多くなり
、１５μ以上で効果か飽和して、これ以」二付けてら改
善されないことがわかる。

また、セリヤ含有アルミナコート層５のセリヤとアルミ
ナとの割合は、セリヤが１０重１％以下になると浄化性
能が悪くなり、９０重爪形以上になると触媒成分含有ア
ルミナコート層６の剥離が多くなることかわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る触媒の正面断面図、第２図は第１
図、のＢ部拡大断面図、第３図は剥離率のテスト結果を示すグラフである。２・・・担体、３・・・アルミニウム酸化膜、４・・セ
リウムメッキ層、５　・セリヤ含有アルミナコート層、６　触媒成分含有アルミナコート層、Ａ（Ａ　ｌ　−Ａ　１１　）・・・触媒。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）触媒ケース内に設けられる金属担体の表面に、ア
ルミニウム酸化膜が形成され、該アルミニウム酸化膜の
上に、触媒成分を含有するアルミニウムコート層が形成
された触媒において、上記アルミニウム酸化膜とアルミ
ナコート層との間に、セリウムまたはセリヤを含有する
コート層が形成されていることを特徴とする排気ガス浄
化用触媒。
（２）上記セリウムまたはセリヤを含有するコート層は
、金属担体のアルミニウム酸化膜上に形成されたセリウ
ムメッキ層と、該メッキ層と上記触媒成分を含有するア
ルミナコート層との間に形成されたセリヤを含有するア
ルミナコート層とで構成されることを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載の排気ガス浄化用触媒。