JPS6333418B2 - - Google Patents

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JPS6333418B2
JPS6333418B2 JP56135894A JP13589481A JPS6333418B2 JP S6333418 B2 JPS6333418 B2 JP S6333418B2 JP 56135894 A JP56135894 A JP 56135894A JP 13589481 A JP13589481 A JP 13589481A JP S6333418 B2 JPS6333418 B2 JP S6333418B2
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JP
Japan
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alumina
catalyst
carrier
platinum
exhaust gas
Prior art date
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JP56135894A
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English (en)
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JPS5836634A (ja
Inventor
Yoshasu Fujitani
Hideaki Muraki
Koji Yokota
Hirobumi Shinjo
Tamotsu Nakamura
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、内燃機関等から排出される排気ガス
中の有害成分である窒素酸化物、一酸化炭素及び
炭化水素を高能率で浄化する事ができる排気ガス
浄化用三元触媒に関するものである。 上記の如き排気ガス中の有害成分の浄化用触媒
としては、現在種々のものが提案されており、そ
のうちアルミナ担体に担持させる触媒成分として
白金、パラジウム、ロジウムを用いたものが比較
的優れた浄化活性を有するとされている。 ところが、白金或いはパラジウムのみから成る
単体触媒では、特に窒素酸化物の浄化率が低い。
そこで、白金とロジウム、パラジウムとロジウム
とから成る複合触媒が実用に供されている。しか
し、ロジウムはクラーク数1×10-7で地球上の存
在量が白金の5分の1ないし10分の1とされてお
り、その使用量は極力小さくする必要がある。ま
た、その使用量が大量である場合には、経済性、
量的確保の面で大きな障害と成る。 この様に、種々の提案が成されている従来の触
媒は、自動車排気ガスの浄化に要求される、上記
有害成分である三成分を高能率で浄化すること、
経済的に安価であるという要求を未だ満足させる
ことができない。 本発明は、かかる問題点を克服することを目的
として成されたものである。 即ち、本願の第一の発明は、α−アルミナ、δ
−アルミナ、アルミナ・マグネシア・スピネルの
一種以上からなるセラミツクスの安定化多孔質体
を担体とし、該安定化担体に酸化ネオジム
(Nd2O3)を担持させると共に白金(Pt)、パラ
ジウム(Pd)の一方又は双方を担持させてなり、
窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素を高能率で
浄化することを特徴とする排気ガス浄化用三元触
媒になる(以下、これを第一発明という)。 本第一発明に依れば、前記有害効分である窒素
酸化物(NOX)、一酸化炭素(CO)及び炭化水
素(HC)を高能率で浄化することができる三元
触媒を提供することができる。該触媒は、特に、
空燃比(内燃機関へ送入するガソリンに対する空
気の重量比)が14.0ないし15.0の範囲内で運転さ
れる内燃機関からの排気ガスの前記有害成分の同
時浄化に優れた効果を発揮する。 更に、本第一発明の触媒は、その触媒成分とし
て、酸化ネオジムと白金或いはパラジウム又はこ
の両者を使用するものである故、前記の如くロジ
ウムを使用する触媒に比して安価である。 又、本願の第二の発明は、上記第一発明に於け
る触媒に、触媒成分として酸化セリウム(CeO2
を添加したもので、セラミツクスの安定化多孔質
体に酸化ネオジムと酸化セリウム、及び白金又は
パラジウムの一方又は双方を担持させて成り、窒
素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素を高能率で浄
化することを特徴とする排気ガス浄化用三元触媒
にある(以下、これを第二発明という)。 本第二発明に依れば、上記第一発明と同様の効
果が得られる上に、酸化セリウムの存在に依つて
13.5ないし15.5という空燃比の広い範囲に渡つ
て、高い浄化能力を発揮させることができる。 本発明(特記ない限り第一発明、第二発明の両
者をいう)に於いて用いる担体は、高温などの使
用雰囲気下で触媒成分の固溶等の排気ガス浄化性
能を悪化させることのない安定化したセラミツク
スの多孔質体である。この安定化担体は、α−ア
ルミナ、δ−アルミナ、アルミナ・マグネシア・
スピネルの一種以上を用いる。 次に、上記多孔質体に触媒成分を担持させる方
法について述べる。 先ず、酸化ネオジムは、担体1に対して1.0
ないし100g、酸化セリウムは、同様に1.0ないし
100gとすることが好ましい。上記の量以下では
浄化活性が低くなり、上記以上ではそれ以上担持
させてもそれに見合う丈の活性向上が見られな
い。 なお、上記の担体1は、ペレツト状態では約
700ないし900g、ハニカム状態では約600ないし
800gである。 又、白金とパラジウムに関しては、担体1に
対するこれらの一方又は双方の重量(g)が0.01
ないし50gである事が好ましい。0.01g/以下
では、前記浄化活性が低くなり、50g/以上で
は、それ以上担持させてもそれに見合う丈の活性
の向上が見られない。 次に、上記触媒成分を担持するに当つては、実
施例に示す如く各触媒成分の原料、例えば硝酸ネ
オジム〔Nd(NO33・6H2O〕、塩化ネオジム
〔NdCl3・7H2O〕、硝酸第一セリウム〔Ce
(NO33・6H2O〕、塩化第一セリウム〔CeCl3
7H2O〕、硝酸パラジウム(Pd(NO32〕、塩化パ
ラジウム〔PdCl2〕、硝酸白金〔Pt(NO34〕、塩
化白金酸〔H2PtCl6・6H2O〕等の溶液を用い、
これらの溶液中に多孔質体を浸漬し、乾燥・焼成
する。この焼成に依つて、上記原料はそれぞれ相
当する酸化ネオジム、酸化セリウム、白金、パラ
ジウムに変化し担体上に含浸担持される。 なお、前記担体の形状は、粒状、柱状、ハニカ
ム状等その種類は問わない。又、本発明に於いて
は、前記の如き担体の構成原料であるアルミナ、
或いはアルミナとマグネシア等を節約する為に、
本発明とは別に作成したコージエライト等の粒状
体、ハニカム状体等の骨格を母体とし、これに前
記担体材料を被覆、焼結して多孔質体とし、該多
孔質体に前記の触媒成分を担持させ触媒を構成す
ることもできる。 実施例 1 安定化多孔質担体としてのアルミナ・マグネシ
ア・スピネル焼結体に、本発明にかかる触媒成分
を担持させた触媒を調製し、その浄化活性を測定
した。 即ち、平均粒径0.5μのγ−アルミナ粉末1500g
と、平均粒径1μのマグネシア粉末527gとを混合
し、これに少量の水を加えて十分に混合し、マル
メライザー(錠剤成形機)により約3mmの直径を
有する球状ペレツトを作製した。次に、これを
1350℃で6時間加熱焼結し、アルミナ・マグネシ
ア・スピネルの球状焼結体を得た。次いで、該球
状焼結体を下記に示す触媒成分原料の水溶液中に
浸漬し、乾燥させ、600℃空気中で3時間焼成し
て、前記触媒成分を含有させて成る各種触媒(第
1表)を調製した。 上記の球状焼結体の組成は、MgAl2O4のスピ
ネル91%(重量比、以下同じ)、Al2O39%でMgO
は存在していなかつた。又、該焼結体は比表面積
9m2/gであつた。 次に、上記の触媒成分を担体に担持させる場合
に用いた水溶液は、酸化ネオジム(Nd2O3)を含
有させる場合には硝酸ネオジムの、酸化セリウム
(CeO2)の場合には硝酸第一セリウムの、白金の
場合には硝酸白金の各水溶液を用いた。又、上記
触媒成分を担持させる場合には、上記の如く一旦
酸化ネオジムを担持させた後、必要に応じ上記と
同様にして酸化セリウムを、更には白金、パラジ
ウムの一方又は双方を順次担持させる手段を取つ
た。なお、上記の各硝酸塩は前記の焼成により酸
化して、上記の各触媒成分となり担体中に担持さ
れる。 次に、これらの触媒の耐久性を評価する為、こ
れら触媒を、理論空燃比(A/F=14.6)を中心
にその上下に空燃比0.3ずつ0.5秒の周期で変化さ
せながら運転した内燃機関からの排気ガス中に、
800℃で100時間放置した。又、この際触媒層を通
過する排気ガスの空間速度は25000/hrとした。 次いで、上記耐久テストを終えた触媒について
その浄化活性を評価した。 即ち、上記触媒を石英管に充填し、350℃に加
熱保持しておき、これに自動車の内燃機関からの
排気ガスを空間速度30000/hrで導入した。上記
排気ガスは、内燃機関を、理論空燃比を中心に、
この上下に空燃比0.4ずつ、1秒の周期で変化さ
せつつ運転した場合のものであつた。この空燃比
の変化は、幅が広くかつ周期も長いので、触媒活
性の測定としては、より過酷な条件である。な
お、上記運転時に於ける排気ガス中の各成分の平
均濃度は、容量比で、大体、窒素酸化物(NOx
が0.1%、一酸化炭素(CO)0.8%、炭化水素
(HC)0.012%、二酸化炭素(CO2)12%、水素
(H2)0.2%、酸素(O2)0.68%、水(H2O)13
%、残部窒素(N2)であつた。 上記の浄化活性は、浄化率、即ち上記有害成分
が除去された割合により評価した。その結果を第
2表に示す。 又、比較の為に、前記と同様にして得たアルミ
ナ・マグネシア・スピネルの球状焼結体を担体と
して用い、酸化ネオジム、酸化セリウムは担持す
ることなく、他は上記と同様にして調製した触媒
(触媒No.S1、S2、S3)に対しても上記と同様に評
価を行なつた。これらについても第1表及び第2
表に併示した。
【表】
【表】 上記より知られる如く、本発明にかかる触媒
は、何れの有害成分に対しても比較触媒(触媒No.
S1、S2、S3)に比して著しく高い浄化活性を有し
ている事が分る。この事は、特にNOxの浄化に
於いて著しい。 実施例 2 α−アルミナの球状多孔質を担体として、本発
明にかかる触媒を調製し、次いで実施例1と同様
に耐久性テストを行なつた後その浄化活性を測定
した。上記α−アルミナ担体は、市販のδ−アル
ミナ担体(粒径3mm)を電気炉にて1200℃で3時
間焼成して作製したもので、比表面積は20m2/g
であつた。 上記触媒の組成について第3表に、浄化活性に
ついて第4表に示す。これら各表には、比較の為
にα−アルミナの球状多孔質体を担体として用
い、酸化ネオジム、酸化セリウムを担持する事な
く、他は上記と同様にして調製した場合について
も示す(触媒No.S4、S5、S6)。更に、担体として、
γ−アルミナ(活性アルミナ)を用い、触媒成分
として酸化ネオジム、酸化セリウム、パラジウム
を担持させ、他は上記と同様にして調整した場合
についても示す(触媒No.S7)。
【表】
【表】
【表】 上表より知られる如く、α−アルミナ担体を用
いた場合にも、実施例1に示したと同様に本発明
にかかる触媒は高い浄化活性を有することが分
る。 実施例 3 本発明にかかる触媒について、空燃比の変動幅
を更に広くして、耐久性テスト、浄化活性測定を
行なつた。このテスト測定は、実施例1、2より
も過酷な条件で行なうものである。 即ち、耐久性テストに於いては空燃比を理論空
燃比を中心に0.8ずつ1秒の周期で、浄化活性測
定では同じく0.8ずつ2秒の周期で、それぞれ変
化させ、その他は実施例1と同様の条件で行なつ
た。 浄化率の測定結果を第5表に示す。対象とした
触媒は、実施例1、2に示したもので、その触媒
No.を第5表に示す。
【表】 第5表より知られる如く、酸化セリウムを触媒
成分とする触媒(第二発明)は、そうでない触媒
(第一発明)に比して、空燃比の変動幅が広い範
囲に渡つても高い浄化率を発揮している事が分
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 α−アルミナ、δ−アルミナ、アルミナ・マ
    グネシア・スピネルの一種以上からなるセラミツ
    クスの安定化多孔質体を担体とし、該安定化担体
    に酸化ネオジムを担持させると共に、白金、パラ
    ジウムの一方又は双方を担持させてなり、窒素酸
    化物、一酸化炭素及び炭化水素を高能率で浄化す
    ることを特徴とする排気ガス浄化用三元触媒。 2 α−アルミナ、δ−アルミナ、アルミナ・マ
    グネシア・スピネルの一種以上からなるセラミツ
    クスの安定化多孔質体を担体とし、該安定化担体
    に酸化ネオジム及び酸化セリウムを担持させると
    共に、白金、パラジウムの一方又は双方を担持さ
    せてなり、窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素
    を高能率で浄化することを特徴とする排気ガス浄
    化用三元触媒。
JP56135894A 1981-08-29 1981-08-29 排気ガス浄化用三元触媒 Granted JPS5836634A (ja)

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