JPS6354947A - 触媒成分の担持方法 - 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］ 本発明は、経時劣化を低減した触媒を得るための触媒成
分の担持方法に関し、詳しくは排ガスの流れ方向に触媒
成分の濃度分布を与えるものである。

本発明の方法を適用して製造した触媒は、耐久性に優れ
、長時間使用後においても高い触媒活性を有する。

［従来の技術］ 排気ガス浄化用触媒は、その現実の使用条件下において
、触媒な物質（燃料中の鉛（Ｐｂ）、オイル中のリン（
Ｐ）等）が排気ガス上流側に、より多く付着する。従っ
て、該上流側部分において触媒活性は大きく低下し、長
時間使用後における触媒性能の低下に著しいものがある
。

かかる欠点に鑑み、排ガス上流側から排ガス下流側へ触
媒成分が増加するようにして担持されたモノリス触媒が
、提供されている（特開昭５２−５６０９１号公報）。

また、このような触媒成分の濃度勾配を有するモノリス
触媒の製造方法としては、例えば、特開昭５１−５４０
８５号公報に示すように、触媒成分含有溶液に、モノリ
ス触媒担体を、その一端より徐々に含浸する方法が提案
されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記従来の製造方法によると、手間と時間がか
かり、触媒成分の濃度勾配を効率的に与えることはでき
なかった。

本発明は、上記事情に鑑みて案出されものであり、確実
かつ効果的に、排ガス入口側から出口側に向うほど触媒
成分の担持量が多くなるようにする方法を提供しようと
するものである。

Ｃ１Ｋｇ題点を解決するための技術的手段］本発明に係
る触媒成分の担持方法は、 触媒担体を触媒成分含有溶液に浸漬し、該溶液のＩ）Ｈ
値を徐々に変化させつつ、該溶液中から前記担体を、咳
担体の一端を常に上として徐々に引き上げ、前記一端側
での触媒成分担持量を少なく、また、他端側での担持量
を多くしたことを特徴とする。

以下、構成要件を説明する。

触媒担体は、触媒担体基材表面に触媒担持層を形成した
ものである。

触媒担体基材の材質としては、従来と同様に耐熱性及び
強度に優れたα−アルミナ、コージェライトなどが用い
られ、また、担体基材の形状としては、軸方向に多数の
細孔をもっハニカム状、三次元網目構造などのモノリス
担体基材などが用いられる。

触媒担持層には、触媒成分を担持する担体で多孔質のも
のが用いられ、通常γ−アルミナが用いられる。又、γ
−アルミナにコージェライト、スピネル、ジルコニア、
チタニアなどを組合わせたものを用いることもできる。

触媒成分としては、従来と同様に白金（Ｐｔ）、パラジ
ウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）などの門金属を利用で
きる。そしてそれぞれの触媒成分をジニトロジアンミン
白金、塩化パラジウム、塩化ロジウムなどの化合物とす
ることにより水溶液とすることができる。

本発明においては、このような触媒成分含有溶液のｐＨ
値を制御して触媒成分の吸着力を制御づるとともに、溶
液への浸漬時間を担体の部分によって異ならしめること
により排ガス入口側において触媒成分の担持量が少なく
、排ガス出口側に行くほど触媒成分の担持量が多くなる
ようにする。

［実施例］ まず、モノリス触媒担体を用意した。この担体は、コー
ジェライト製のハニカム構造をなす９３１１１φ、長さ
１２０１ｍ、セル数３００セル／平方インチのモノリス
触媒担体基材を、アルミナスラリー（活性アルミナ粉末
とアルミナゾルと水とを混合撹拌したもの）に浸漬し、
引き上げ、乾燥し、焼成してアルミナの触媒担持層を形
成したものである。

以下に述べる実施例においては、全て、上記モノリス担
体を用いた。

第１図は実施例に係るモノリス担体の触媒成分担持方法
の１例を示す説明図である。図示するようにモータ１の
出力軸に取りつけたプーリー２に係合する保持具３によ
り、モノリス担体４は、−端を常に上に、他端を常に下
にして、水槽５の触媒成分含有溶液６中に軸方向ａに浸
漬、引き上げられる。

（第１実施例） 市販の塩化パラジウム塩酸溶液（パラジウム濃度２００
Ｑ／Ｒ）５０ｃｃ　（バ５ジウムｆｆ１ｌ　Ｑ）に水及
び塩酸を加えて、パラジウムの担体への吸着力の弱いｐ
Ｈ１，０に調整した塩化パラジウム（ＰｄＣ１ｔ　）溶
液１４００ｃｃを用意した。

この塩化パラジウム溶液に前記モノリス担体を浸漬した
後、徐々に炭酸ナトリウムを添加して、パラジウムの担
体への吸着力を高めるべく、ＤＩ−１５に近づけなから
、モノリス担体を徐々に引き上げた。その後、乾燥して
、パラジウムを０．７Ｑ／又−ｃａｔ担持したモノリス
触媒Ａを１９だ。

（第２実施例） 市販の白金アンミン溶液（白金濃度１０ｇ／Ｉ）１００
ＣＣ（白金ｍ１ｇ）に水を加えてｐＨ５゜４（白金の吸
着力は弱い）のジニトロジアンミン白金水溶液［Ｐｔ　
（ＮＨ３）ｔ　（Ｎｏ２）ｔ　］　１４００ｃｃを調整
した。

モノリス担体全体を該水溶液中に浸漬した後、濃アンモ
ニア水を徐々に加えて白金の吸着力が強いｐＨ１１まで
該水溶液のｐＨを変化させた。−方濃アンモニア水の添
加に応じてモノリス担体を徐々に引き上げた。その後、
乾燥して白金を０゜７ｇ／ｊ−ｃａｔ担持した触媒Ｂを
得た。

（第３実施例） 第３実施例は、第２実施例で白金を０．７ｇ／文−ｃａ
ｔ担持させたモノリス触媒にさらにロジウムを担持させ
た場合である。

まず、市販の塩化ロジウム（ＲｈＣ交３）溶液（ロジウ
ム濃度２０９／交）１０ｃｃ　（ロジウム量で０．２０
）に塩酸と水を加えてロジウムの担体への吸着力の弱い
ｐｔ−１１，０ｋｍＩＩ整した塩化ロジウム溶液１４０
０ｃｃを用意した。この溶液中に白金を０．７Ｑ／又−
ｃａｔ担持させたモノリス担体を、白金を担持させた場
合とモノリス担体の上下を同様にして、全体を浸漬させ
た。その後炭酸ナトリウムを徐々に加えて、ロジウムの
吸着力が強いｐＨ６，５まで溶液のｐＨを変化させなか
ら、徐々にモノリス担体を引き上げた。その後乾燥して
、白金０．７Ｑ／又−ｃａｔ、ロジウム０．１５／文−
ｃａｔ担持した触媒Ｃを得た。

（比較例） 第１比較例〜第３比校例は各々、第１実施例〜第３実施
例に対応したものであり、酸又はアルカリを加えて触媒
成分含有溶液のｐＨを制御せず、かつ１１１度分布を与
えない（全体を一様に浸漬）場合である。

即ち、第１比較例においては、第１実施例に用いたＩ）
Ｈｌ、Ｏのパラジウム溶液１４００ｃｃにモノリス担体
全体を浸漬して、軸方向で均一にパラジウムを０．７ｇ
／交−ｃａｔ担持させ、その後、乾燥して触媒りを得た
。

第２比較例においては、第２実施例に用いたｐＨ５，４
のジニトロジアンミン白金水溶液にモノリス担体全体を
浸漬して、軸方向で均一に白金を０．７ｇ／又−ｃａｔ
担持させ、その後、乾燥して触媒Ｅを得た。

第３比較例においては、上記第２比較例と同様に軸方向
で均一に白金を０．７ｇ／又−ｃａｔ担持させた後、さ
らに第３実施例で用いたｐ　Ｈ３。

０の塩化ロジウム溶液中に該モノリス担体を浸漬し、軸
方向に均一にロジウムを０．１５０／又−ｃａｔ担持さ
せ、その後、乾燥して触媒Ｆを得た。

（触媒の活性評価試験） 上記実施例および比較例に係るモノリス触媒をコンバー
タに充填し、４文８気筒エンジンの排気系にとりつけた
。このとき、第１〜第３実施例に係る触媒Ａ、Ｂ、Ｇに
ついては、触媒金属が少なく担持されている方を排ガス
入口側とし、触媒金属が多く担持されている方を排ガス
出口側に配置した。

次に、市販の無鉛ガソリンに加鉛ガソリン及びエンジン
オイルを添加して、鉛含有１０．１ｇ／ＵＳガロン、リ
ン含有１０．３ｃ＋／ＬＩＳガロンとなるように調整し
て、これを燃料として、理論空燃比（Ａ／Ｆ−１４，４
〜１５．０）下で２００時間、耐久目的の運転を行った
。尚、このとき触媒コンバータ入口ガス温度は７２０℃
〜７３０℃であった。

触媒の活性評価試験は、上記耐久前後の浄化率を測定す
ることにより行った。浄化率の測定にあたりでは、触媒
をコンバータに充填し、１８０００Ｇ４気筒エンジンの
排気系にとりつけ理論状空燃比を中心に±０．５Ａ／Ｆ
のふれ幅で振動ｇｌ！！１Ｈ２Ｉ’空燃比を変動させ、
）（Ｃ，Ｃｏ、Ｎ０ｘ（７）浄化率を測定することによ
り行った。尚、触媒コンバータ入口ガス温度は４５０℃
であった。

結果を表に示す。表より明らかなように耐久後の触媒Ａ
１８１Ｇの浄化率が高い。これは触媒金属の担持かパ、
毒物質＜ｐｂ、ｐ）のほとんどが付着する排ガス入口側
に少な（、毒物質の付着が少ない排ガス出口側に多いの
で、被毒による触媒活性の低下が少ないためである。

［発明の作用及び効果］ 本発明においては、触ｌＩｌ成分含有のＯＨを調整する
ことにより、触媒担体への触媒成分の吸着力をゐり御し
なから、該触媒担体を触媒成分含有溶液に浸漬し、引き
上げている。即ち、触媒担体の触媒成分を多く担持させ
たい部分を触媒成分含有溶液に浸漬する際には、触媒成
分の吸着力が強いようにｐ　Ｈを調整し、触媒担体の触
媒成分を少なく担持させれば足る部分が浸漬される際に
は、触媒成分の吸着力が小さいようにｐＨを調整する。

このようにして触媒担体の排ガス入口において触媒成分
の担持量が少なく、排ガス出口に行くほど担持量が多い
ように、触媒成分を触媒担体に担持させることができる
。このとき、触媒成分含有溶液のｐＨをアルカリ又は酸
を添加すること等により変化させることは容易であり、
従って、本発明によれば、排ガスの流れ方向で触媒成分
の濃度勾配を有する触媒を容易かつ効率的に製造できる
。又、排ガス入口へ触媒成分を担持させる際には、触媒
成分含有溶液を触媒成分が触媒担体への吸着されにくい
ｐ　ｔ−＋となるため、触媒成分は、触媒担体の厚み方
向で内部に担持される。このため、触媒の排ガス人口の
表面部分に多く付着する触媒毒物質の影響を一層少なく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例によるモノリス担体の触媒成分含有溶液
の１例を示す説明図である。 １・・・モータ　　２・・・プーリー　　３・・・保持
具４・・・モノリス担体　　　５・・・水槽６・・・触
媒成分含有溶液 特許出願人　　　トヨタ自動車株式会社同　　　　　キ
ャタラー工業株式会社 代理人　　　　弁理士　大川　宏 同　　　　　弁理士　丸山明夫

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）触媒担体を触媒成分含有溶液に浸漬し、該溶液の
   ｐＨ値を徐々に変化させつつ、該溶液中から前記担体を
   、該担体の一端を常に上として徐々に引き上げ、前記一
   端側での触媒成分担持量を少なく、また、他端側での担
   持量を多くしたことを特徴とする触媒成分の担持方法。
2. （２）前記ｐＨ値の変化は、触媒担体への触媒成分の吸
   着力の弱いｐＨ値から、吸着力の強いｐＨ値へ変化させ
   る特許請求の範囲第１項記載の触媒成分の担持方法。