TW442324B - Catalytic metal plate - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^ 442 324 A7 ____B7_ 五、發明説明（） 1 發明之背景 發明之範圍 本發明係關於一種催化性金屬物品，在更明確的具體 實施例中係關於一種催化性金屬板及彼之相關製法及用途 。本發明之物品適用於處理氣體以降低其中之污染物。 相關技藝之探討 內燃機，包括小型引擎廢氣中含污染源，例如：碳氫 化合物、一氧化碳及一氧化氮（NOx)會造成空氣污染。 通常二衝程及四衝程火星塞點火引擎的小型內燃機， 能提供各種機器動力，例如汽油引擎能對割草機、鍊鋸、 吹葉機、纖維切割機、吹葉機、摩托滑行艇、機車、機器 腳踏車等機器提供動力。但此類引擎對催化性排氣處理裝 置提出嚴苛的考驗。因爲小型引擎廢氣含有高濃度未燃燒 的燃料及未耗盡的氧氣。因此在引擎下方其他構造之內有 必要架設催化劑構件，例如消音器，如描述於U.S. Serial No. 08/682，247,在此并入參考文獻。 此外二衝程引擎振動的力量是四衝程引擎的三或四倍 -報告中指出•小型引擎振動的加速度於1 5 0赫茲（ Hz)下，介於70G至90G (G=重力加速度）之 間。小型引擎劇烈振動以及廢氣之溫度條件會導致多種廢 氣的催化處理裝置失靈，包括使保護催化劑構件的裝置其 架設構造失靈、因爲機械的振動而引發催化劑構件損害或 破壞、以及高溫下廢氣之流動波動。催化劑構件通常由一 本紙張尺度適用中國國家標率’（CNS > A4规格（210X297公釐} (讀先W讀背面之注^Κ項再填寫本頁) 、π 嗥 • 4 - f 442324 A7 £7_____ 五、發明説明（） 2 種類似陶器的載髖構件組成，經由那個載體構件延伸後* 具有數層的微細平行之氣流動通路（有時稱爲”蜂巢物” (请先閱讀背而之注意事項再填％本莨> )。典型的催化劑構件由董青石、莫來石等組成，其上塗 覆一層催化性材料。典型的載體構件，其元件空間的厚度 爲2 . 54。過度的振動容易使類似陶器的材料裂開及粉 碎。當小型引擎應用陶器及金屬整體蜂巢狀的催化劑時， 最好有替代的設計以避免材料的疲勞·> 小型引擎應用的催化劑描述於U.S. Serial No. 08/ 682，2 47，全文在此併入參考文獻·簡言之，此類 催化劑由一種或一種以上的鉑族金屬化合物或複合物組成 ，位於適當的支撐材料上。"鉑族金屬化合物”中”化合 物"意指經煆燒或催化劑處理·分解或其他轉換方式後形 成活化型式的任何化合物、複合物、或類似的催化成份* 通常是氣化物或金屬=—種或多種各種化合物或複合物之 催化性成份可溶於或懸浮於任何液體後濕化或注入支撐材 料。 經濟部中央標嗥局貝工消費合作社印製 適當的支撐材料包括耐火性氧化物，例如：氧化鋁、 二氧化矽、二氧化鈦，二氧化矽一氧化鋁、鋁矽酸鹽，鋁 -锆氧化物、鋁-鉻氧化物等》此類材料中，最好是使用 材料本身具備高表面積的型式。例如> r -氧化鋁較α -氧化鋁爲佳。亦可以用安定劑物之類的質注入材料中，以 穩定高表面積的支撐材料。 典型的催化材料使用微粒型式的顆粒，微粒直徑大小 介於例如1 0至2 0微米之間，因此可以形成淤漿並且作 本紙张尺度逍用中89國家棒举（CNS ) A4规格（210X297公釐》 -5- 442 3 2 4 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 _______B7五、發明説明（） 3 爲一種載體構件的洗漉底漆（washcoat)。適當的載體構件 ，例如蜂巢型狀之載體具備經由載體的入口或出口面延伸 而出之數層的細微的、平行的氣流動通路，因此對流經此 通路的流體能開放其通過。此蜂巢狀之載體可由任何適當 的耐火的材料，例如：堇青石、董青石一 cr —氧化鋁' 砂 氮化物、錶莫來石、鋰輝石、氧化鋁-二氧化矽氧化鎂、 锆矽酸鹽、矽線石、鎂矽酸鹽、锆氧化物、葉長石、α -氧化鋁及鋁矽酸鹽組成。此外，蜂巢狀之載體可以由耐火 性金屬，例如不鏽鋼或其他適當的鐵質、鋁質之抗腐蝕合 金組成。可用已知的技藝將塗覆的載體沉積在適於保護催 化劑構件的小型金屬容器上，並且促進其建立催化劑構件 內之氣流動路徑。 許多場合中可使用三路轉換催化劑（TWC )處理內 燃機廢氣，例如：汽車及其他燃燒汽油之引擎。含丁 W C 催化劑之觸媒轉換器位於內燃機之排氣管。此催化劑能促 進氧氣對廢氣中未燃燒的碳氫化合物及一氧化碳之氧化， 及將一氧化氮還原成氮氣。 已知活性佳及壽命長之T W C催化劑由一種或多種鉑 族金屬（例如：鉑或鈀、铑、釕及銥）組成，位於表面積 高的、耐火性氧化物支撐物之上，例如：表面積高的氧化 鋁塗層。此支撐物攜帶適當的載體或基質，例如由整體的 載體組成的耐火之陶器或金屬蜂巢構造，或耐火的顆粒， 例如：球形或小型、適當的耐火的材料擠壓的片段。 U.S. Patent No. 4 >134*860 係關於製造催化 本紙ϋ度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） (請先閱讀背面之注意事磺再填筠本頁} -6- λ 442324 Α7 ____Β7 五、發明説明（） 4 劑構造之專利。催化劑組成物含鉑族金屬、鹼金屬、稀土 金屬及耐火的（例如氧化鋁）支撐物。組成物沉積在相對 之惰性載體上，例如蜂巢物。 表面積高的氧化鋁支撐材料，亦稱爲” r氧化鋁”或 ”活化的氧化鋁”，該氧化鋁具有之典型BET表面積超 過60平方公尺/克（)，通常大約是200 m2/g或更多。此活化的氧化鋁通常是7及6相之氧化鋁 的混合物’但亦可含大量的77、/C及β相之氧化鋁。催化 劑中至少有某些催化成份使用除了活化的氧化鋁之外的其 他耐火金屬氧化物作爲支撐物。例如：鬆粒型的氧化铈、 氧化锆、α氧化鋁及其他已知的材料。雖然許多此類的材 料其Β Ε Τ表面積較活化的氧化鋁小，但是其缺點可因催 化劑產物的耐久性較大而抵銷。 經濟部中央標隼局員工消费合作杜印裳 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 權宜之技藝是使用材料來穩定氧化鋁支撐物以免其熱 降解’此類材料包括：氧化鉻、二氧化鈦、鹼土金屜氧化 物（例如：氧化鋇、氧化鈣或氧化緦）或稀土金屬氧化物 (例如：氧化鈽、氧化鑭及兩種或多種稀土金屬氧化物之 混合物）。參見C.D. Keith等人之U,S. Patent No. 4，1 7 1，2 8 8 » 鬆粒型的鈽氧化物（氧化鈽）對鉑族金屬而言（铑除 外）是優良的耐火性氧化物支撐物。C.z. Wan等人在U.S. Patent No. 4，7 1 4，6 9 4中揭示，注入經鋁穩定的 鬆粒型氧化鈽，能作爲鈾族金屬成份耐火性氧化物的支撐 物。在C.Z. Wan 等人之 U.S. Patent No. 本紙張尺度適用中囷國家榡準（CNS )八4規_格（210X297公釐> 經濟部中央標準局員工消費合作.社印製 彳 4 42 32 4 a? B7_____五、發明说明（） 5 4，7 2 7，0 5 2 及 Ohata等人之 U.S. Patem No.' 4，70 8，9 4 6中也揭示了以鬆粒型氧化铈作爲鉑族 金屬催化劑（铑除外）的催化劑支撐物。 U.S. Patent No. 4，8 0 8，5 6 4 揭示一種催化劑 ，該催化劑由鑭及铈氧化物組成’鑭原子對總稀土原子之 莫耳分率是0 . 05至0 . 20 ’而總稀土原子數目對鋁 原子數目的比率是0 . 05至0 . 25。 U.S. Patent No. 4，4 3 8，2 1 9 揭示一種可用於 基質上以穩定氧化鋁催化劑支撐物之材料。其中揭示的穩 定材料包括選自鋇、矽、稀土金屬、鹼及鹼土金屬、硼、 钍、給及鉻等材料中之一種。 U.S. Patent Nos. 4，2 9 4，7 2 6， 4，476，246， 4，591，578 及 4，59 1 ，5 8 0中所揭示之三路催化劑組成物含有氧 化鋁、氧化鈽，及鹼金屬氧化物助催化劑及貴重金屬=U.S， Patent Nos. 3，993 '572 及 4，157，316 中揭示將各種金屬氧化物加入，例如：稀土金屬氧化物（ 例如氧化铈）及鹼金屬氧化物（例如鎳氧化物）以改進底 質爲P t/Rh之TWC系統的催化劑效率。U.S. Patent No. 4，5 9 1 ，5 1 8揭示的催化劑係由氧化鋁支撐物 組成，該催化劑之成份主要是氧化鑭成份、氧化鈽、及鹼 金屬氧化物及鈾族金屬。U.S. Patent No. 4，59 1 ，5 8 0揭示一種由氧化鋁支撐的鉑族金屬催 化劑。此支撐物依序經過改良以便使其具有支撐穩定性， 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐) ---------隹！-----il------^ (讀先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) -8- 442324 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明（） 6 這些改良係經由氧化鑭或富含氧化錮之稀土氧化物穩定支 撐物、氧化鈽及鹼金屬氧化物之雙重提升及選擇性的使用 鎳氧化物。此外，含鈀之催化劑組成物，例如U. S. Pate n t No. 4，624，940亦能應用於高溫。 U.S. Patent Nos. 3，956，188 及 4，0 2 1 ，1 8 5揭示一種催化劑組成物，該組成物具 有（a )催化性活性、是氧化鋁煆燒的合成物、稀土金屬 氧化物及.選自含鉻、鎢氧化物、VB I族金屬及其混合 物之金屬氧化物，及（b )將該合成物煆燒後，即加入有 效催化量之鉑族金屬。此類稀土金屬包括：鈽、鑭及鈸。 U.S. Patent No. 4，780，447 揭示一種催化劑 ，該催化劑能控制H C、C ◦及N 0 X和H 2 S自汽車尾部 排氣管之觸媒轉換器排放。該催化劑使用鎳及/或鐵氧化 物作爲吸收H 2 S之化合物。 U.S. Patent No. 4，9 6 5，2 4 3 揭示一種能改進 內含貴重金屬之TWC催化劑之熱穩定性的方法，該方法 是將氧化铈及氧化鋁一起倂入鋇化合物及锆化合物中。 J 0 1 2 1 0 0 3 2 (及 AU — 615721)揭 示一種由鈀、鍺、活性氧化鋁，铈化合物、緦化合物、锆 化合物所組成的催化性組成物。此類專利用鹼土金屬和氧 化铈，及氧化鉻組合形成包含洗滌底漆、具有熱穩定性的 氧化鋁支撐的鈀。 U.S. Patent Nos. 4，624，940 及 5，0 5 7，4 8 3揭示的組成物包括含有顆粒的氧化铈 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國国家標準（CNS Μ4規格（210 X297公釐） -9- 442 32 4 A7 _____B7___________ 五、發明説明（7 ) -氧化鉻。此’ 4 8 3專利揭示能將鉸及/或釔加入氧化 鈽-氧化锆合成物中以修飾氧化物產物的性質。U.S.

Patent No. 4，5 0 4 ’ 5 9 8揭示一種製程以生產抗高 溫的τ w c催化劑。此製程包括形成r或其他活化的氧化 鋁顆粒之液體淤漿’並於氧化鋁中注入選自包括：铈、鉻 、鐵或鎳中二者至少選及鉑'鈀及鍺三者中至少一種 、及選擇性的自鈸、鑭、及鐯三者中至少選之一的可溶解 金屬鹽類。 U.S. Patent Nos. 3 1 7 8 7，5 6 0、 3，676，370、3，552-913、 3，545，917、3，524，721 及 3 ，8 9 9 ，4 4 4中均揭示使用鈸氧化物來降低內燃機 廢氣中一氧化氮含量^ U.S. Patent No. 3 ，8 9 9 ，44 4中揭示用於氧化鋁之鑭系稀土金屬， 在高溫煆燒下形成穩定的活性催化劑支撐物。此揭示的稀 土金屬包括：鑭、铈、鐯、鈸等。 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 (請先w讀背面之注意事項再填寫本頁) 已揭示的TWC催化劑系統係由載體及兩層或多層的 耐火性氧化物組成。用兩層或多層催化劑的目的是在隔離 不同層之組成物成份以避免催化劑之交互作用。最近揭示 的關於兩層或多層組成的催化劑包括：U.S. Serial No. 08/645，985 及 European Patent Application Nos, 9 5/00235及9 5/35 1 52。兩層之催化劑構 造揭不於 J ap ane s e Patent P ubl ic at ion N 〇· 1 4 5 3 8 1 / 1 9 7 5' Japanese Patent Publication No. 1 2 7 6 4 9 本紙浪尺度適用中國國家標率（CNS ) A4规格（2]0X2们公釐） -10- 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 r 442 324 a? _____B7____ 五、發明説明（） 8 / i g 8 4 ' Japanese Patent Publication No. 1 9 0 3 6 /1 9 8 5 ' Japanese Patent Publication No, 232253/1985 ' Japanese Kokai 71538/ 8 7 ' Japanese Patent Publication No. 1 0 5 2 4 0 / 1 9 8 2' Japanese Patent Publication No. 3 1 8 2 8 / 1 9 8 5' U.S. Patent No. 4 ’ 8 0 6 ’ 5 1 9、 JP88 - 240947、J63-205141A、 J63-077544A 及 J63-007895A。

Japanese Patent Publication No. 5 2 5 3 0 / 1 9 8 4中揭示一種催化劑具有第一層多孔載體層，該層 是由無機支撐物及沉積在支撐物表面上的耐熱貴重金屬型 催化劑所組成，以及第二層耐熱的非多孔顆粒載體層，該 層上有貴重金屬型式催化劑的沉積，該第二類載體層位於 第一載體層的表面，可抗拒催化劑之毒性。 U.S. Patent No. 4，5 8 7，2 3 1 揭示一種生產三 路催化劑單塊的方法，可用以純化廢氣。首先在單塊載體 上塗上一層混合氧化物，其方式是將含有氧化鈽的活性氧 化鋁粉末與鈽粉共同分散在單塊載體上形成一種混合氧化 物的塗佈層片，然後將處理過的載體烘乾。接著將鉑、鍺 及/或鈀熱降解後沉積在氧化物塗層。可選擇性在塗佈層 片中使用氧化锆粉未。 U.S. Patent No. 4，9 2 3，8 4 2 掲示一種可處理 廢氣之催化性組成物，該組成物上至少分佈著一種可儲存 氧氣的成份以及至少一種貴重金屬成份之第一支撐物，其 本紙掁尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） I--------1------.η------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 - 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印製 丨：4 42 3 2 4 A7 ____B7_____五、發明说明（） θ 上直接覆蓋一層覆蓋層’內含鑭氧化物及選擇性的第二類 支撐物。催化劑層係與鑭氧化物分隔。貴重金屬包括：鉑 、鈀、鍺、釕及銥。儲存氧氣之成份包括選自鐵 '鎳、鈷 及稀土族之金屬氧化物。稀土族之金屬是铈、鑭、钕、镨 等。 上述之 U.S. Patent No. 5，0 5 7，4 8 3 揭示了 一 種催化劑組成物’適於作內燃機（例如：汽車之汽油引擎 )和廢氣的三路轉換，其中包括一種在載體上沉積成兩個 分離塗層的催化性材料·第一層包括經穩定的氧化鋁支撑 物，支撐物上散佈著第一類催化性鉑成份》第一層亦包括 鬆粒型的氧化铈，也可包括鬆粒型的鐵氧化物、金屬氧化 物（例如鬆粒型的鎳氧化物），這些可有效的抑制放出硫 化氫，其間散佈著氧化鋇及氧化锆中之一種或此二者作爲 熱安定劑。第二層（可在第一層上形成覆蓋頂層）含一種 共同形成的（例如共同沈澱）稀土氧化物一氧化錆支撐物 (其上塗佈著第一類催化性铑成份）和第二類活化的氧化 鋁支撐物（其上塗佈第二類催化性鉑成份）。第二類塗層 亦可包括一種第二類催化性铑成份，並且另外可含有第三 種催化性鉑成份，以分散成經活化的氧化鋁支撐物。 新式的小型引擎（例如機車之觸媒轉換器）的排氣控 制揭示於參考文獻中，例如：Li-Kung Hwang, Pan-Hsiang Hsieh, James Wang, Wen-Bin Wang, Industrial Technology Research, Institute R.O.C., Small Engine Technology Conference, Volume II, December 1 — 3 ， 1 9 9 3， {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中國國家揲準（CNS ) A4规格（210X2M公釐） -12- f 442 32 4 at __________B7 五、發明説明（） 10

Pisa, Italy, pages 1〇〇9_1016。此參考文獻揭示 了多種以觸媒轉換器改裝的機車來展現控制排氣的策略。 其所使用的催化性轉換器的基質包括陶器的及金屬的基質 ，亦包括一種管狀的基質。 本發明之摘要 經濟部中央標率局員工消费合作社印裝 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁> 本發明係關於催化性金屬物品及彼之相關製法及用途 。此物品由金屬基質組成，較佳的形式是金屬板。此金屬 板宜由高達20.0重童百分比的鋁組成。金屬以鋼鐵組 成物較佳，宜由鐵、鋁及鉻（較佳）組成。金屬基質有一 個基質表面。本發明中基質表面指金屬基質的表面，並且 可包括厚度高達1 0微米或更厚的薄層，該薄層係由金屬 基質中擴散到表面之金屬衍生而來，或來自塗佈或塗覆在 表面的金屬。較佳的基質表面金屬是一種高達約5微米厚 的連續層，以選自鋁及稀土金屬較佳。此基質表面金屬可 在氧氣存在下於大約8 0 0 °至大約1 2 0 0 t之間煆燒氧 化。較佳的基質表面是由氧化鋁組成的連續層，厚度可高 達5微米厚，以3微米厚更佳。此氧化鋁基質表面能使其 與可能沉積在其上的催化劑組成物之間的黏附性性加強。 稀土氧化物的存在則能使基質表面的熱穩定性增強。 此物含催化劑，而催化劑則至少含有一層由基質表面 支撐的催化劑層。此催化劑層有一個催化劑層外表面。此 催化劑組成物由至少一種催化性活性顆粒材料組成。此催 化性活性顆粒材料可以是任何適當的顆粒材料，較佳者是 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS > Α4規格（210X 297公釐） -13-

V 442324 A7 B7 五、發明説明（） 11 {讀先«讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲耐火性氧化物，用以支撐催化性活性貴重金屬的成份。 此較佳的催化劑層由至少兩層組成，或由數層所組成更佳 。亦即各催化劑層係由數層催化劑組成物的薄塗層所組成 。催化劑外層表面含有由催化活性顆粒材料附聚而成的附 聚物。這些催化劑外層附聚物的平均直徑以介於大約2 0 至大約2 0 0微米之間較佳。於外表面，尤其是當催化劑 組成物噴灑自水溶液淤漿時，此附聚物相互黏附而形成凸 峰。典型的及較佳的凸峰範圍介於大約2 0至大約5 0 0 微米之間。因此形成一種粗糙的表面，該表面能增強由氣 體至催化劑層的質量傳遞。 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 於較佳的具體實施例中，此催化劑至少由一種貴重金 屬成份組成，較佳的貴重金屬成份選自金、銀、鉑、鈀、 铑、釕及銥，更佳的貴重金屬成份則係由鉑、鈀及鍺之中 選出至少一個。此催化劑組成物可另含至少一種第一類耐 火成份組成，較佳的耐火金屬氧化物，其耐火性氧化物來 自鋁、鈦、矽、錆及鈽化合物，較佳效果的氧化物含較佳 的耐火性氧化物，包括氧化鋁、二氧化鈦、二氧化矽、氧 化錶及氧化姉等氧化物中至少一種的氧化物。至少某些耐 火成份可作爲貴重金屬成份的支撐物。 於特定的及較佳的具體實施例中，催化劑額外的含有 至少一層第二類耐火成份，此第二類耐火成份的平均粒度 較大，較佳者比第一類耐火成份的平均粒度至少約大出一 微米，較佳者約大出3微米。第二類耐火成份可由與第一 類耐火成份相同的組成物組成。 本紙張尺度通用中园國家標準（CNS )戍4規<格（210 X 297公釐） -14- ^ 442 32 4 A7 B7 五、發明説明（） 12 於較特定及較佳的具體實施例中，物品含有上述之金 屬基質（帶有氧化鋁基質表面）及束縛層（由鄰近基質表 面的耐火金屬成份形成）。作爲束縛層的較佳耐火金屬成 份可爲衍生自鋁、鈦、矽、锆及/或铈化合物中至少一種 的化合物。催化劑含有至少一層由基質表面支撐的催化劑 層•束縛層則介於基質表面及催化劑之間。催化劑含有至 少一種貴重金屬成份及至少一種耐火成份。此耐火成份之 平均粒度大於束縛層中的耐火金饜成份平均粒度。在另一 個具體實施例中•束縛層介於金屬基質表面及催化劑之間 1其中催化劑組成物含有至少一種額外的第二類耐火成份 〇 本發明所使用的催化劑可含有單層，該層含有至少一 種貴重金屬及第一類耐火成份，催化劑層則位於束縛層上 。如同上述，此催化劑層的耐火性氧化物之粒度大於束縛 層。 另一具體實施例中，催化劑層含有至少一種貴重金屬成 份及至少一種第一類耐火成份及至少一種第二類耐火成份 ，第二類耐火成份之平均粒度大於第一類耐火成份。於此 具體實施例中，可選擇性的及較佳的具備束縛層。較佳的 具體實施例中，催化劑含有至少一種催化劑層（具兩個部 位，底部及頂部），底部位於頂部及基質表面之間。底部 佔大多數，50 — 100重量百分比（以第—及第二類耐 火成份之總量計算）之第一類耐火成份。頂部多數（介於 5 0至1 0 〇重量百分比之間，以第一及第二類耐火成份 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（2丨〇><297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ·νβ 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 -15- 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 r 442 3 2 4 A7 _B7_五、發明説明（） 13 之總量計算）是由第二類耐火成份組成。如上述之第二類 耐火成份，其平均粒度大於第一類耐火成份的平均粒度。 具有頂部及底部之薄層可以本發明之製程將其第一及第二 類耐火成份依粒度及性質（包括耐火成份之顆粒表面積） 的不同運送擴散而分離。於具體的及較佳的具體實施例中 ，此催化劑於底部至少含有一種第一類貴重金屬成份及於 頂部至少含有一種第二類貴重金屬成份。 此外，催化劑含有底層及頂層兩層；底層位於頂層及 基質表面（或由基質表面支撐的束縛層）之間。底層佔有 5 0 - 1 0 0%重量百分比的（根據第一及第二類耐火成 份之總合）第一類耐火成份之組成，頂層佔有5 0 -1 0 0重量百分比的（根據第一及第二類耐火成份之總合 )第二類耐火成份之組成。底層中至少有一種第一類貴重 金屬成份，頂層中至少有一種第二類貴重金屬成份。 於具體的及較佳的具體實施例中，基質支撐物表面是 粗糙的•能用適當的方法（例如：噴沙或化學蝕刻）使之 粗糙化》較佳的粗糙表面是用3 0至1 0 0網線之氧化鋁 將鋼鐵表面噴沙直到表面不均勻、無光澤爲止。粗糙的表 面可增強基質表面及催化劑底層及/或束縛層間之黏附性 力。 本發明較佳的物品是一種在粗糙表面含氧化鋁的平板 。氧化鋁表面可經煆燒金屬板（含至多15%之鋁）後形 成。煆燒平板的較佳溫度介於800至1 150 °C之間’ 時間介於0.5至大約10小時之間。選擇性的束縛層可 ----------1,------订------' <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國g家標準（CNS ) A4坑格（210X297公釐） -16- 經濟部中央標準局員工消费合作社印繁 442 324 A7 '______B7___五、發明説明（） 14 以是耐火性氧化物材料（較佳者是氧化鋁），支撐在基質 表面上（以粗糙的表面較佳）。此金屬板表面的氧化鋁能 增加束縛層組成物及金屬基質間之黏附性力。此催化劑可 直接用於氧化鋁基質表面或由氧化鋁基質表面支撐的束縛 層。有此束縛層較佳，因爲它可將金靨基質表面與催化劑 層隔絕並使金屬保持冷卻。此點很重要，因爲催化層的反 應是放熱反應而金屬受熱後造成金屬與催化劑（或束縛層 介面）間之黏附性力喪失並因而分離。 此束縛層由耐火性金屬化合物組成，較佳的是耐火性 金屬氧化物•大體上是缺少催化活性的材料，例如：貴重 金屬催化劑。可想而知的 > 某些催化性活性材料可自催化 劑層轉移至束縛層。爲了達成本發明之目的，進行位移的 貴重金屬成份便視爲束縛層中的耐火性金屣氧化物，其含 量也需符合耐火性金屬氧化物在不含貴重金屬催化劑時的 定義。較佳的束縛層的厚度少於1 〇 〇微米，而通常介於 3 0至6 0微米之間。束縛層中耐火性氧化物材料顆粒之 平均直徑大小則以小於大約5微米者較佳。 至少一種催化劑層能直接支撐在氧化鋁金屬基質表面 上或者束縛層上。含催化劑層的厚度以介於2 0至3 0 0 微米之間較佳。直徑介於5 - 2 0微米之間的催化劑層之 耐火成份顆粒以佔9 0%較佳。有兩層或部位時，底層或 底部之耐火成份中以9 0%的顆粒直徑大小介於5_ 1 0 微米之間較佳，而較佳的頂層或頂部耐火成份顆粒直徑大 小介於1 0 — 1 5微米之間，但是頂層或頂部的平均粒度 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17- --442 3 2 4 a? '______B7_ 五、發明説明（） 15 均大於底層或底部的平均粒度。 催化劑層中之束縛塗層可用任何方便的方法塗上，包 括：浸泡、噴灑、刷拂或各種沉積法，例如：熱沉積法。 其粒度可用荷氏（Ηο Γ i b a )粒度測童，耐火性氧化 物材料可用適當的壓碎機或硏磨機製造》耐火成份的粒度 不會受到材料（例如：其支撐的貴重金屬物）影響。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 七 因此，本發明之物品的結構會造成催化劑層黏附在金 屬基質上。頃發現此種黏附性能在廢氣的環境下（承受到 溫度昇高及各種化學成份）維持》至少有一種催化劑層的 結構能包含具有不同粒度的耐火成份，其中粒度較大的成 份朝向外催化劑表層，而粒度較小的成份朝向基質表面。 此種結構能促進物質向外層傳遞|並有助於在外催化劑表 層進行催化反應。由於一氧化碳和碳氫化合物的氧化爲放 熱反應1此種構造使得反應不在金屬基質表面界面處進行 >並有助於維持金屬基質和催化劑層之間的黏附性。根據 本發明的一個較佳方法，可將催化劑組成物以某種方式沉 積（例如：噴灑）而使顆粒附聚。這些附聚物能彼此黏附 而形成一種開放且多孔的構造。經發現此構造會造成粗糙 的外催化劑表層，其凸峰的大小約2 0 -約5 0 0微米， 可促進質量由氣流傳遞到催化劑層。此外，在塗上一層薄 層或層形成催化劑層後，可利用粒子對粒子的多孔性及附 聚物顆粒之間的多孔性而使此層具有多孔性。 藉著採用表面積高的耐火性氧化物成份、鄰近顆粒之 間的多孔性、及附聚物之間的多孔性可提昇質量傳遞（能 本紙浪尺度適用中國國家標半{ CNS ) Α4规格（2丨0Χ 297公釐) -18- 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 ，4 42 32 4 at '____B7五、發明説明（） 16 改善催化活性）。當催化活性增高以後，便可降低具催化 活性的材料（例如：貴重金屬）之使用量》頃發現高活性 催化性金屬板對於催化化石燃料引擎排氣流中的各種元素 及降低一氧化氮相當有效（產生碳氫化合物和一氧化碳） Q 在本發明之物品的具體實施例中，耐火成份的粒度梯 度是顆粒較大的耐火化合物在上層催化層*再順勢沿著接 續的催化層及束縛層到金屬基質》在有催化層及束縛層之 處，催化劑層上的耐火性氧化物之粒度均大於束縛層。當 催化層不只一種時，上層催化層耐火成份顆粒的粒度最大 1而其後接續層的耐火成份粒度較底層小，不過，這又比 存在的束縛層之粒度大。頃發現此種粒度梯度（由大到小 向基質進展）的情形在排氣空間速率50，000 -10，000，000/小時、或通常是在 100，000-1 ，000，000時可改善黏附性。 一般認爲此種粒度梯度是因爲表層粒度較大的顆粒其孔度 較大。一般認爲粒度梯度及粗锋的催化劑外表面層構造（ 由附聚物造成）改善了在排氣時催化劑層的抗毒性，例如 :小型化石燃料引擎上所常見的。這些大孔隙使催化劑表 面不致於塗上一層受有害物（此情形常發生在較大粒度的 耐火物上）。此外•較大的孔隙可使氣態污染源更易於經 由催化劑頂層擴散到第二類催化劑層中。粒度較小的束縛 層可以限制具有反應性的物質穿透到金屬表面，並可改善 整個催化性金屬構造的熱安定性。 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標率《CNS > A4规格（2丨0X297公釐） -19- 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 4 4 2 3 2 4 A7 ‘ B7_ ___五、發明説明（） 17 除了會造成顆粒之多孔性的粒度梯度和使用不同耐火 成份顆粒形成的層次外，也可將組成物塗在金屬基質上’ 由顆粒內的多孔性和附聚作用來控制多孔性。例如*在以 桿壓或刷拂的方式將含有耐火性顆粒的組成物塗在金屬基 質上時，這些顆粒的分佈相當均勻。但是，當以噴灑方式 將組成物塗在基質上時，耐火成份的顆粒可以附圖中所展 現的方式形成附聚物。因此，在這些層次中，部份的多孔 性係由顆粒之間的空間及附聚物顆粒之間的空間所造成。 適用於本發明的多孔性之梯度可利用這些不同的技巧以影 響多孔性之梯度，包括：顆粒的多孔性、顆粒間的多孔性 、附聚物之間的多孔性及層次之間的相異性，在提到粒度 梯度時，可用耐火性化合物的粒度作爲重要的粒度梯度參 考指標。 以催化劑之多孔性的方式控制可有效的催化處理引擎 所排放的廢氣（其內含有的帶速成份通常會衝擊到催化劑 表面）。此外，本發明的催化性金屬板能有效的處理非層 流的紊流氣體，並在流通式蜂巢狀單石中形成層流。另外 又可在小型引擎所使用的消音器加上可承受氣流動衝擊的 緩衝板或金屬板。氣體成份的動力可因此穿過較大的表面 孔隙進入催化劑以便將污染源（如：一氧化碳和碳氫化合 物）氧化及將污染源（例如：一氧化氮）還原。此與一般 流通式蜂巢物單石的設計不同之處，在於其係將氣體以平 行於蜂巢式管道的方式流經蜂巢式管道。 有用的小型引擎排氣催化劑係由含有兩種部位或層之 本紙張尺度適用中國國家揉率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----------------tr (讀先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) -20- ： 3 d Λ Α7 Β7 經濟部中央榇準局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 18 催化劑所組成。較佳的底層含有第一類貴重金屬化合物（ 含有鈾、鈀及铑化合物中至少一種）、第一類耐火性氧化 物（作爲第一類貴重金屬化合物的支撐物）及一種稀土金 屬（例如：氧化铈或氧化铈化合物，例如：經氧化铈穩定 的氧化锆）’而頂層含有一種貴重金屬（例如：鈀）、第 二類耐火性氧化物（作爲第二類貴重金屬化合物的支撐物 )、一種鹼金屬及稀土金屬（例如：鑭和鈸）。此底層的 耐火化合物以9 0%顆粒的粒度大於5 - 7微米、且表面 積在10-300 (宜爲100 — 200m2/g)的氧化 鋁較佳。頂層含有至少一種第二類貴重金屬‘（含有鉑、鈀 及鍺化合物中至少一種）和至少一種第二類耐火性氧化物 ’其顆粒9 0%約在1 0 - 1 2微米、且表面積在1 〇-300 (以1 00 - 200m2/g較佳）。此種材料經証 明對於小型引擎排氣中的氣體成份（包括：一氧化碳，碳 氫化合物）具有三路的催化活性及還原一氧化氮。本發明 的催化劑組成物可包括不同的安定材料和添加物，例如： 硫化物抑制劑。 本發明可另外包括其它物品，例如：催化板，應用在 本發明之背景中所提及的小型引擎上特別有用。爲求達成 本發明之目的，小型引擎可包括兩段式或四段式循環的引 擎（位移最高達約5 0 cm3，一般在2 5 -4 0 cm3) 。適用且較佳的物品有細網及緩衝板，包括位在消音器排 氣路徑上的穿孔式及/或波狀緩衝板。此外，本發明可包 括經塗覆的排氣系統零件，例如：排氣系統的內部零件， {請先閲讀背面之注意事項再填莴本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4规格（210Χ297公釐） -21 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 19 包括：排氣歧管的內表面 '排氣管及消音器的內壁和零件 。本發明之金屬板可用在催化各種反應過程和氣流，對於 處理引擎廢氣特別有用=最後，本發明包括加工製造的物 品，包括引擎、與引擎連接的排氣系統，其中排氣系統含 有上述的金屬基質及催化劑。 本發明使用一種高溫穩定催化成份，支撐在排氣系統 的金屬基質上以移除污染源（例如：一氧化碳、碳氫化合 物及Ν Ο x )。穩定催化性組成物能在引擎排氣的高溫下避 免催化效率因惡化而損失。惡化亦是裂開及洗滌底漆黏附 性失效的結果。本發明第二個特色是利用在金屬表面塗上 前催化性材料以得到緊密結合的塗層。視運用的嚴格程度 可將金屬塗層作各種處理。較佳的處理方式是用噴沙及選 擇性的用化學飩刻法使表面粗糙。使用高溫熱處理法可在 金屬表面形成氧化鋁化合物密封層。此須將含鋁的金屬合 金中之鋁移至表面以形成密封層。宜用耐火性氧化物束縛 層（例如氧化鋁）將催化劑鎖定以免其移至氧化物層。束 縛層上至少支撐著一種催化劑層。依上述方法所製出的催 化劑塗層及催化性基質能在熱應力下使熱循環回復，並使 熱張的金屬移動。 圖形簡述 圖1是本發明物品之部份切面圖。 圖2說明一種商用物品，由引擎及含有催化性穿孔板 之消音器組成。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國囷家揉準（CNS ) A4C格（2丨0><297公釐） -22- f 442324 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五 、發明説明 ( ) I 20 t 1 圖 3 是 引 擎及含有催化' 注緩衝板之本發明消音器。 1 I 圖 4 及 4 A是 本 發明的 穿孔式催化性金屬 板 之 俯 瞰 圖 1 1 及 側 面 圖 〇 S 請 先 1 ! 圖 5 及 5 A是 本 發明的催化性波狀金屬板。 閲 讀 背 1 1 圖 6 及 6 A是 —. 種有穿孔式狹縫的催化性板。 面 之 l 注 1 圖 7 及 7 A是 催 化性板 ，其孔洞係穿在平 板 上 狀 似 意 事 1 1 迷你 百 葉 片 b 再 填 1 寫 圖 8 及 8 A是 圖 7及7 ‘ A之另一具體實施例。 本 頁 Γ 圖 9 — 1 4是 顯 微照片 。” A ”面是含有 金 屬 基 質 白 1 1 色 薄 層 之 橫 切 面。 ** B ”面 是俯瞰圖。各面用 微 米 ( β ) i I 之 刻 度 並 且 放 大1 0 0 0倍 (k X )。 1 1 訂 圖 9 A 及 9 B 是 實施例 2中原始金屬板基 質 的 顯 微 昭 1 片 〇 1 1 圖 1 0 A 及1 0 B是圖 9經噴沙處理後之 金 屬 板 基 質 1 1 的 m 微 眧 片 0 1 气 圖 1 1 A 及1 1 B是圖 1 0經煆燒後之金 屬 板 基 質 的 1 1 顯 微 眧 片 〇 1 圖 1 2 A 及1 2 B是圖 1 1束縛塗層經煆 燒 後 之 金 屬 1 1 板 基 質 的 顯 微 照片 0 1 | 圖 1 3 A 及1 3 B是圖 1 2底部塗層經煆 燒 後 之 金 屬 1 I 板 基 質 的 顯 ίιΐ^Λ 微 照片 〇 1 I t 圖 1 4 A 及1 4 B是圖 1 3頂部塗層經煆 燒 後 之 金 屬 1 板 基 質 的 顯 微 照片 〇 I 1 圖 1 5 及 16 是 實施例 2中金屬基質經電 子 分 散 光 譜 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) 210X297公釐） -23- k A 7 J 442 3 2 4___B7_ 五、發明説明（） 21 (ED S )分析的結果。圖1 5是原始的平板而圖l 6是 熱處理的樣品。 圖17是用於實施例4之金臛板類型之平面圖。 經濟部中央#準局員工消费合作社印製 主要元件對照表 1 0 金屬基質 1 2 基質表面 1 4 氧化鋁層 1 6 束縛層 1 8 催化層 3 2 引擎 3 4 引擎附件 3 6 傳動機械 3 8 空氣入口 4 0 排氣口 4 4 排氣引擎管線 4 6 消音器 4 8 消音器的入口 5 2 排氣管 5 4 穿孔式金屬板 5 6 緩衝板 5 8 緩衝板 6 0 金屬板 6 2 通口或孔洞 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2I0X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -24- 442324 五 、發明説明 1 ( 22 6 8 狹 縫 6 6 金 靥 板 7 0 凹 穴 7 2 金 屬 板 7 6 百 葉 片 7 8 金 屬 板 8 0 孔 洞 8 2 狹 縫 8 4 百 葉 片 1 金屬 板 2 金屬 板 (讀先Μ讀背面之注意事項再填转本百) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 1 熔塊 2 熔塊 3 熔塊 4 熔塊 較佳县體音施例之詳細說明 本發明係關於一種含有催化性金屬基質的物品，此物 品的製備方法及此物品的使用方法"本發明另外也包括加 入此種催化性金屬基質的加工物品。 在特定且較佳的具體實施例中*此種物品含有金屬基 質（其金屬含鐵和鋁（最高達20 . 0、以0 . 5 — 10 . 0較佳、以1 . 0 - 5 . 0重量百分比更佳））和 含氧化鋁的基質表面。 本紙張尺度適用中國國家棣準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）

•tT -25- 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 ^42324 A7 _____B7五、發明説明（_ ) 23 本發明之物品的金屬層支撐物表面宜粗糙。粗糙，意 指其表面曾經過表面糙化方法處理過，例如：噴沙或化學 蝕刻，以期達到凹凸不平的程度。較佳的粗糙表面係用 3 0 - 1 0 0網線氧化鋁噴沙處理鋼鐵表面直到表面呈均 勻晦暗的外觀。 催化劑包含至少一種支撐在基質表面的催化層《此催 化劑包含至少一種貴重金屬成份和至少一種耐火成份，貴 重金屬可加以支撐。其耐火成份也是指耐火的支撐物。在 特定的具體實施例中，至少一種第二類耐火成份其平均粒 度比第一類耐火成份的平均粒度大《較佳者，其束縛層含 有耐火性氧化物金屬化合物，以氧化鋁最佳，與基質表面 接鄰且介於基質表面和催化劑之間。催化劑可包括一層或 多層。 較佳的具體實施例包括至少一種有兩個部位的催化層 --爲底部及一個頂部，底部位在頂部和基質表面之間。 底部宜多含第一類耐火成份，以介於5 0 - 1 0 0% (以 第一類耐火成份和第二類耐火成份的總重量計）較佳|而 頂部則多含第二擊耐火成份，以介於5 0 - 1 0 0重量百 分比（以第一類耐火成份和第二類耐火成份的總重量計） 較佳。較佳者，至少有一種貴重金屬成份*更佳者至少有 一種第一類貴重金屬成份支撐在至少一種第一類耐火成份 上，並且至少有一種第二類貴重金屬成份支撐在第二類耐 火成份上，其第一類金屬成份多數位在底部而第二類耐火 成份多數位在頂部。在U.S. Serial No. 0 8/ (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾率（CNS) Α4規格（2丨ΟΧ297公釐） -26- 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 4 42 32 4 at _B7 五、發明说明（） 24 506，480(申請日期：九月四日’1996)，標 題爲”催化劑組成物"一文中揭示了一種可用的製備方法 ，可製備出此種含有一個底部和一個頂部的層及較佳的組 成物，在此并入作爲參考文獻。 另外，此物品並不使用含有分離部位的層（至少一種 )，而是含有兩層，一個底層和一個頂層。當使用兩層時 ，5 0 - 1 0 0重量百分比的第一類耐火成份係位在底層 ，而50—100%第二類耐火成份係位在頂層。如上文 所言，至少有一種貴重金屬成份（以至少一種第一類貴重 金屬成份較佳）位在第一類耐火成份上且多在底層•而至 少一種第二類貴重金屬成份位在第二類耐火成份上且多在 頂層。 根據本發明，其束縛層由含有耐火性金屬化合物的束 縛層組成物製成。耐火性金屬化合物以微粒狀化合物較佳 ，以粒度低於催化劑層的耐火成份粒度的耐火金屬化合物 較佳，且以9 0%顆粒小於5微米者較佳。 此催化劑材料包含第一類耐火的支撐物成份，以耐火 性氧化物較佳的，其中第一類支撐物成份的平均粒度大於 束縛層中耐火金屬化合物之粒度，以9 0%顆粒介於約5 -約20微米較佳，其直徑以介於5-15微米較佳。當 有兩種或數層催化層時，各個接續的催化層宜含有耐火的 支撐物成份，其平均粒度較其所支撐的前一層大。因此| 當有兩種催化層或有分成兩個部位的催化層時，第一類或 底層或至少一種多數爲第一類耐火成份的部位，以其9 0 本紙張尺度適用中圉國家樣率（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 訂------Λ (請先Mlt背面之注意事項再填将本頁) -27- r 4 4 2 3 2 4 A7 ____B7____ 五、發明説明（25 ) (讀先Μ讀背面之注意ί項再填兖本頁 %顆粒的粒度介於5 —約9微米的耐火性氧化物較佳，而 第二類或頂層或至少一種多數爲第二類耐火成份的部位以 其9 0%顆粒的粒度介於約9 _約1 5微米的耐火性氧化 物較佳。 在本發明多數的較佳具體實施例中，金屬基質含有金 屬表面，其上則有氧化鋁表面層。此金屬以鐵質金屬合金 較佳，以鋼鐵最佳•其中含有鉻和鋁，鋁可高達2 0%， 以高達0 . 1 — 15%較佳，並以1 — 8%更佳，以介於 1 . 0 — 5%最佳。金屬基質可在適當的溫度下煆燒（以 約8 0 〇 -約1 1 〇 〇 °C較佳）一段充足時間，一般在 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 0 . 5 —約1 0小時，以0 . 5 _ 3小時較佳，而以約1 - 2小時最佳，以便在金屬表面形成一層薄薄的氧化鋁層 。此層可改善金屬表面與至少一種催化劑層（含耐火性氧 化物成份）之間的黏附性。在較佳的具體實施例中，氧化 鋁層可改善金屬表面和束縛層（又黏附在至少一種催化層 上）之間的黏附情形。此氧化鋁層係由金屬基質上的鋁氧 化而成、可稱之爲氧化鋁表面層。此外*可用電鍍或包覆 的方法將鋁或稀土金屬塗上，並加以煆燒以形成氧化物。 圖1展示一個本發明之物品的較佳具體實施例的簡圖 。金屬基質1 0有一個基質表面1 2，其上有氧化鋁層 1 4。束縛層1 6係支撐在氧化鋁層1 4上，且有至少一 種催化層1 8支撐在束縛層1 6上。如圖1所展示’本發 明之物品可在金屬板上形成一種安定、耐久的催化性塗層 ，對各層均具有優異的黏附性。此物品具有耐久性、安定 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS Μ4纪格（210Χ297公釐） -28- 經濟部中央標準局貝工消費合作社印衆 "442 324 A7 ___ B7 _ 五、發明説明（） 26 性，並且可在不良的引擎排氣環境下抗拒被破壞。以下係 爲可製造本發明之物品的各種成份的詳細說明。 金屬基質以鐵質金屬合金較佳，以鋼鐵合金最佳，含 有鐵及鉻，另外可含碳、二氧化矽及少量錳，及鋁（以介 於0 . 1- 2 0%較佳）。特佳的鐵合金或不鏽鋼合金包 括（但不限於）：不鏽鋼，含鋁（介於1 一約20%)和 鉻（約25%)，可由舊且可硬化的不鎌鋼中選出，例如 :17 — 7PH、PH15 — 7MO，鐵素體不鏽鋼，包 括鋁（例如：' A I S I型4 0 5 )，及特製的不鏽鋼，例 如：1 8 S R，和Hast alloy級（含鋁）。金屬基質可作爲 結構表面以界定待處理氣體的行經路徑*例如：界定排氣 歧管內部的表面、排氣管的內表面和消音器的內表面。較 佳的金屬基質宜爲金屬板的型式，其結構可自我支撐，厚 度至少約5mi 1s (0.005英吋）。較佳的金屬板 其厚度至少在i5mi 1s ，最較佳的金屬板厚度則介於 2 5 — 4 0 m i 1 s。以Hastalloy和Faecralloy的合金製品 最佳。金屬板厚度約30mi丨s ，而較佳的合金至少含 有約1 %鋁和高達2 ◦%的鉻’另外可視情形再加上（較 佳的）高達約0 _ 5%的姉。 除鐵之外，此合金含一種或多種之鎳、鉻、鎢及鋁， 此類金屬之總含量至少大約是1 5重量百分比的合金，例 如，大約1 0至2 5重量百分比的鉻，大約1至8重量百 分比的鋁，及〇至大約2 0重量百分比的鎳。較佳的合金 含一種或多種的少量或微量其他金屬，例如：鉬、銅、矽 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS ) A4規格（2ΙΟΧ2?7公兼 {诗先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -29- 442324 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 A7 ______B7_______五、發明説明（） 27 '鈮、鈦等。此金屬載體之表面可在高溫下（例如至少約 8 〇 o°c )氧化，以便在載體（其厚度和表面積均大於在 室溫下氧化所製出的產品）表面上形成氧化物層而增進合 金的抗腐蝕性》以高溫氧化的方法在合金載體上供應氧化 的或延續的表面，可提昇耐火氧化支撐物和促進催化性金 屬成份對於載體的黏附性。較佳的金屣基質表面含有一層 氧化鋁。此氧化鋁層可用含鋁的金屬基質在約8 0 0 — 1 150 °C下（以約900 — 1050 °C較佳）煆燒一段 充裕的時間以形成氧化鋁，並使氧化鋁擴散到表面。基質 表面上的氧化鋁層以連續層較佳。 根據本發明•金屬表面以用適當的方法，例如：噴沙 或化學處理（例如：在煆燒前先予以蝕刻）予以糙化較佳 °噴沙可用3 0 — 1 0 0網線的氧化鋁進行》化學蝕刻法 可用酸進行，例如：硝酸，鹽酸或以上之組合。其表面係 用糙化來改善束縛層或催化劑層對基質表面的黏附性。表 面的粗糙度可由表面的凹凸顯示，如圖1 0。宜使用3 0 -1 0 0網線氧化鋁噴沙鋼鐵表面1直至其表面呈均勻晦 暗的外觀，此時的粗糙表面較佳》 基質可具有平面式或非平面式的表面。可用的非平面 表面包括：成波狀的表面（圖5)，以造成更多的紊流和 改善氣體的擴散速率，進而提高活性來改善氣體的混合情 形。如圖6 - 8所展示，這些目標也可在穿孔式金屬板上 用狹縫或百葉片提昇，當百葉片試著要提高氣流動的紊流 時，其金屬板鄰近孔洞或狹縫的部位便向三度空間推出。 I---.------/------訂------涑 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS > A4规格（210X297公釐） -30- 經濟部中央標隼局負工消費合作社印製 ，442 32 4 a? B7 ______五、發明説明（） 28 支撐在基質表面的束縛塗層以氧化鋁基質表面較佳， 束縛塗層含有束縛塗層組成物。束縛層係塗在基質表面上 。此束縛塗層組成物包含一種耐火化合物，以氧化物較佳 ，而以氧化鋁最佳。束縛塗層組成物以本身無催化活性的 組成物較佳。任何因催化劑自支撐在束縛塗層上之催化層 擴散而造成的催化活性均屬於偶發狀況。束縛塗層可以盡 量厚，以期支撐在束縛塗層上的基質表面和催化劑層之間 產生黏附性。束縛塗層的厚度以高達約1 0 0微米較佳， 以束縛塗層厚度介於2 0 —約7 5微米較佳，以介於約 3 ◦ — 6 0微米最佳。束縛塗層以含有耐火化合物較佳， 最佳的化合物包括一種或多種的鋁，鈦，矽•鉻，铈和其 它稀土金屬化合物的氧化物•又以氧化鋁爲最佳的束縛塗 層化合物。束縛塗層化合物的粒度以9 0 %的顆粒直徑小 於約5微米者較佳。 催化劑則支撐於束縛塗層上。催化劑宜位於基質表面 的催化劑層中較佳，而束縛層則宜位於基質表面及催化劑 之間較佳。較佳的催化劑含有至少一種貴重金屬成份及至 少一種第一類耐火成份支撐著貴重金屬成份。本發明中的 貴重金屬成份包括：金、銀、鉑、鈀、銥、釕及铑或其它 混合物。貴重金屬成份可以是金屬的型式或氧化物的型式 。耐火成份以耐火性氧化物較佳，包括由鋁，鈦、矽、锆 組成的化合物，且可以是各種稀土化合物的組合，例如： 來自鈽、鑭、銨及鐯的化合物。較佳的耐火化合物可採用 溶解的型態或淤漿型態塗上。此存在的耐火化合物可以支 (讀先閩讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ^ 本紙張尺度適用中困困家標準（CNS > A4現格（210X297公釐） -31 - 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 .S 4 4 2 3 2 4 ^五、發明説明（） 29 撐貴重金屬的成份或從貴重金屬的成份分離出。當束縛層 存在時•催化劑中較佳的耐火性氧化物其顆粒粒度大於束 縛層之耐火性氧化物的顆粒。催化劑層以由耐火性氧化物 顆粒組成較佳，其中9 0%之顆粒其直徑介於約5 -約 2 0微米之間。因此，物品的構造中有頂部催化劑層（其 耐火性氧化物之顆粒較之束縛層較大），其後是連續式的 氧化鋁基質層，最後是金屬的基質。 本發明包括一種方法，其中包括在金屬基質上生成含 有氧化鋁（以衍自金屬基質中的鋁最佳）的基質表面，此 金屬基質以含鐵和高達約1 5重量百分比的鋁較佳。較佳 者，其表面經噴沙或化學處理使其糙化，例如：以硝酸及 /或鹽酸蝕刻。催化劑組成物在形成後可塗在基質表面上 。催化劑組成物可以是在本發明之背景中所提及的任何組 成物，前提是當有束縛層時，較佳的催化劑組成物中含有 至少一種第一類耐火成份，且如同上述1第一類耐火成份 的平均粒度大於束縛層中耐火金屬化合物的平均粒度。當 催化劑不只一層時或催化劑不只有一個部位時，其前提是 若有束縛層，鄰近束縛層的催化劑層以含有第一類耐火成 份較佳，且其粒度宜大於束縛層中耐火金屬化合物的粒度 。當催化劑的第一類和第二類成份有兩個部位（底部及頂 部）或兩層（底層及頂層）時，第二類耐火成份的平均粒 度以大於第一類耐火成份的平均粒度較佳。在U.S. Serial No. 08/706，480中揭示了一種較佳且有用的組 成物，其中一層分爲兩個部位，底部及頂部。下列文獻則 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本瓦) 訂 味 本紙乐尺度適用中國國家標準< CNS ) Α4规格（210Χ297公釐） • 32- 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 } 442 32 4 A7 _______ B7五'發明説明（） 30 揭示了具一層_及兩層的催化劑結構：International Application Nos. W 095/00235 'W〇95/ 3 5 1 5 2' U.S. Serial No. 08/722 '761、 U.S. Patent Nos. 5，2 5 4，5 1 9、 5，212，142、5，139，992、 5，130，109、5，128，306' 5，057，483、4，714，694、 4，678，770、4，675，308，所有在此并 入參考文獻。 在特定的及較佳的具體實施例中，催化劑層可根據U.S. Serial No. 08/706，480之方法製作，在此并 入參考文獻。此層由至少一種第一類耐火成份及至少第二 類耐火成份組成。此層中至少有一種貴重金屬成份。第二 類耐火成份的平均粒度大於第一類耐火成份。上述之耐火 成份中較佳者是耐火性氧化物成份。當使用此組成物時， 此層會造成兩個區域：底部區域及頂部區域，底部區域位 於頂部區域及基質表面之間。第一類支撐物成份大多數（ 以介於5 0 — 1 0 0%較佳，以第一類及第二類耐火成份 之總數計算）位在底部|而第二類耐火成份大多數（介於 5 0 - 1 0 0重量百分比，以第一類及第二類耐火成份之 總數計算）位在頂部。此一種或兩種耐火成份均可支撐至 少一種貴重金屬成份。較佳的第一類耐火成份宜爲耐火性 氧化物，其粒度較之束縛層的粒度大，而此存在的束縛層 中|其9 0%的顆粒直徑以介於5 — 1 0微米之間較佳。 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家楳準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -33- 經濟部中央標準局員工消費合作杜印«- * 442 32 4 A7 ____ B7 五、發明説明（） 31 第二類耐火成份宜含有較大顆粒，其9 0%的顆粒直徑介 於約1 0- 1 5微米，第二類耐火成份的平均粒度大於第 一類支撐物成份的平均粒度。根據本發明的具體實施例， 最外層的表面構造在頂部的耐火成份粒度最大，其後就是 底部，其所含的第一類耐火成份粒度較小，其後可另外加 上一層束縛層，其耐火性氧化物成份的粒度更小= 不過，在個具體實施例中，如圖1所示，物品含有至 少兩層；底層1 8及頂層2 0。另外可加上由基質1 0支 撐的束縛層Γ6和在基質表面1 2上的氧化鋁層1 4。氧 化鋁層宜爲連續層，由含鋁的基質金屬組成物煆燒而成。 在上述的第二個具體實施例中，底層1 8係位在頂層 2 0和基質表面1 2或束縛層1 6之間，且多數內含物（ 5 0 - 1 0 0重量百分比，以第一類和第二類耐火成份的 總重計算）爲第一類耐火成份，而頂層的多數內含物（以 介於5 0- 1 0 0重量百分比較佳，以第一類和第二類耐 火成份的總重計算）爲第二類耐火成份。第一類和第二類 耐火成份的粒度與上文所提相同。根據此具體實施例，底 層厚度以介於2 0 — 1 5 0微米較佳，而第一類及底部和 頂層的總厚度則介於2 0 — 3 0 0微米。在此具體實施例 中，頂層含有多數的、或大體上全爲第二類耐火成份|其 後便是底層，含有多數的、而大體上全爲第一類耐火成份 。底層宜支撐在另外加入的束縛層上（其上則含有耐火化 合物，其粒度較之第一層中的第一類耐火成份小），此層 父支撐在連續式的氧化鋁基質表面層上。 本紙張尺度迫用中國國家搮準（CNS)A4規格（210Χ297公釐） K---^------上------訂------東 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -34· 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 4 42 3 2 4 a? _B7___ _五、發明説明（） 32 根據本發明的方法’金屬基質以含有鐵及鋁合金的金 屬板較佳，首先將基質表面予以糙化’用噴沙的方式較佳 。再將此經糙化的表面在約8 0 0 - 1 0 0 0°C下煆燒 0 . 5 — 1 0小時，以便使金屬合金中的鋁在基質表面上 形成氧化鋁層。宜將束縛塗層塗在基質表面上較佳，並在 400 — 700°C 下煆燒 0 . 5-10 小時，以 0 . 5-3小時較佳，以在5 0 0 — 6 0 0 t下煆燒約1 _約3小 時最佳。束縛塗層上至少塗有一層催化劑。每次塗上催化 劑層後，催化劑層再於煆燒束縛塗層的條件下煆燒。 本發明之物品提供一種有用的催化性表面，可催化反 應以及與催化劑層接觸的氣流。此乃是當氣流在基質表面 上含有正常的速率成份的情形。本發明之催化性金屬板的 原始設計是具有粗糙的外表面，此粗糙性及多孔性可以用 噴灑外表面以造成附聚物而引起表面粗糙。如同所指出的 ，此種表面粗糙性可視爲一種因外表面上的附聚物所帶來 的特性，其彼此黏附而生成約2 0 —約5 0 0微米的凸點 。此種表面粗糙性可造成一個氣體行進界層或強化在紊流 中與氣體接觸。此外，將催化劑設計在金屬板上可造成接 續層（粒度較大的耐火化合物在表面）|而漸次的降低耐 火化合物的粒度，直至達到在基質表面上的連續式氧化鋁 層爲止。耐火化合物粒度較大的一層比較小者能造成大量 的多孔性。當氣流含有有害污染物時，此點爲一項優點。 此種污染物先遭遇上粒度較大的多孔性上層催化層。在此 種薄層上污染物較難形成連續的有害包覆，相較於在含有 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -35- / 442 324 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 五、發明説明（） 33 較小粒度之耐火化合物的薄層上較易形成連續的薄層且更 容易被有害層塗敷。 此外，位於表面之顆粒較大的耐火化合物（其後緊隨 的薄層含有粒度較小的耐火化合物），以其兼負的還原性 和多孔性可容許氣體先進入催化劑層*在氣體朝向金屬板 時，再將其導引至限制較多的行徑。此點能將氣體的停留 時間以薄層的厚度和粒度加以控制。當氣體朝向金屬板前 進時，降低粒度便可減少靠近金屬基質表面的催化反應數 量。結果，因放熱反應而造成的溫度昇高可用束縛層和底 層中的較小微粒加以隔離，使得其用以維持結構冷卻的結 構更具有熱安定性。連續的採用耐火化合物薄層經發現在 不良環境下（例如：在引擎排氣流中發現會經歷到循迴式 的溫度巨變）可提高催化劑與束縛層之間及氧化鋁表面層 與金屬基質之間的黏附性性。 . 本發明之催化劑組成物含有以貴重金屬爲底質的催化 劑，包括：鉑族金屬之鹼金屬成份，稀土金屬成份及包括 耐火化合物在內的耐火金屬成份。適用的貴重金屬成份包 括：金 '銀及鉑族金屬（包括：鉑、鈀、铑、釘及銥化合 物）。含耐火性氧化物材料的組成物因可支撐各種催化劑 組成物之成份（例如：貴重金屬化合物）所以又稱爲支撐 材料組成。此催化劑中可加入安定材料可包括衍自鍩、鈦 之材料及鹼土金屬氧化物（例如：鋇、鈣及緦），或稀土 氧化物（例如：氧化铈、鑭、鈸、镨及氧化铈）。此組成 物也含有可儲存氧氣，以姉及鐯化合物爲底質之成份。此 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（2丨0X297公釐） -36- 442324 A7 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印裝 _B7___ 五、發明説明（） 34 外，此組成物可含鹸金屬化合物（例如：以鐵及鎳爲底質 的鹼金屬氧化物）以抑制硫化物的形成。適用的催化劑組 成物包括了詳述於本發明之背景中的任何催化劑。 本發明的一種適用的催化劑組成物含有至少一種第一 類耐火成份、至少一種第一類貴重金屬成份、至少一種第 二類耐火成份及至少一種第二類貴重金屬成份。第一類貴 重金屬成份的總含量在1至9 9之間、通常介於5至9 5 之間、較常介於2 0至80之間、更常介於2 5至75重 量百分比（以第一類及第二類貴重金屬成份之總童計算） 。第二類耐火成份之平均粒度大於第一類耐火成份之平均 粒度=平均粒度可用適當的方法測量。粒度可用荷氏（ Ho riba)或布氏（Brinkman)粒度分析儀測量。平均粒度是 以直徑小於某個測量値的顆粒所佔的百分比來表示。第一 類成份的平均粒度較宜爲5 0% (以9 0%更佳）之顆粒 小於1 0微米，以小於8微米更佳。第二類耐火成份的平 均粒度較宜爲5 0% (以8 0%更佳）之顆粒粒度小於 3 0，以小於1 5微米更佳。第二類耐火成份之平均粒度 大於第一類耐火成份之平均粒度，至少應約大出1 ，較佳 者至少約大出2，以至少約大出3微米更佳。第二類耐火 成份之平均粒度大於第一類耐火成份之平均粒度，宜大出 2至10微米之間，以大出3至8微米更佳。 在將含有催化劑組成物之淤漿塗覆成薄層時，使用粒 度不同的貴重金屬的耐火成份會造成顆粒擴散之現象。大 多數位於較小耐火成份上的較小耐火成份及材料會擴散至 本紙張尺度通^1_國^家標準（〇阳）戍4規格（210父297公釐） " -37-

(讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁J 經濟部中央標窣局員工消費合作社印裝 ^ 442324 A7 ____B7 五、發明説明（） 35 由基質支撐之催化劑層的底部，造成底部薄層中較小的第 一類顆粒之濃度大於較大的第二類顆粒之耐火化合物，其 中又大部份擴散至催化劑層之頂部。沿著經塗覆的催化齊ij 層的厚度便造成濃度梯度，其中較小顆粒的支撐材料多位 於底部薄層，而含有貴重金屬的較大顆粒耐火材料多位於 頂部薄層。使用粒度不同的支撐物所具有的優點在於，不 同大小、不同材料的支撐物能以不同的支撐物將其彼此隔 離，再藉著顆粒在催化劑組成物所形成的薄層中（由淤漿 沉積而成）進行擴散運動而更進一步的隔離。 除了控制薄層的多孔性外，不同的貴重金屬也能彼此 隔離。例如，含有密接之鈀及铑的催化劑會因交互作用而 降低其催化活性。依據先前之技藝，此類貴重金屬可分成 不同的薄層或位於不同的支撐材料上以避免此效應。然而 依據本發明之組成物，不同的貴重金屬可位於不同的耐火 化合物上，而不同的耐火化合物（例如：第一類及第二類 耐火化合物）可有不同的粒度或密度，使得一部位顆粒經 擴散分離由淤漿沉積在薄層上"較佳之具體實施例中’至 少一種第一類貴重金靥成份及至少一種第二類貴重金圊成 份含上有至少一種彼此不同的貴重金屬成份。所以第一類 貴重金屬成份含鈀而第二類貴重金屬成份含铑。 第一類及第二類支撐物可以爲相同或不同’以選自耐 火性氧化物材料較佳，更佳者包括：二氧化矽、氧化鋁及 二氧化鈦化合物。特佳的支撐物爲活化的、表面大的化合 物，可選自氧化鋁、二氧化矽、二氧化矽一氧化鋁、氧化 h---------I,------訂------束 {#先Μ讀背面之注項再填寫本頁) 本纸張尺度通用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -38- 442324 A7 B7 五、發明説明（） 36 鋁一矽酸鹽、氧化鋁氧化锆、氧化鋁-氧化鉻及氧化鋁-氧化鈽。催化劑組成物尙可含鎳或鐵成份》 {請先W讀背面之注意事項再填苒本頁) 其他種催化劑組成物之材料包括至少一種第一類稀土 金屬、一種儲存氧氣之組成物、及選擇性的至少一種安定 劑及選擇性的氧化锆化合物》第一類稀土金屬化合物選自 鑭所組成之部份及鈸組成之部份。此種儲存氧氣之組成物 可以爲鬆粒型，而較佳者由至少一種鈽及鐯化合物所組成 。可用的儲存氧氣組成物由耐火性氧化物及氧氣儲存成份 組成*例如：由氧化铈組成作爲儲存氧氣成份，而氧化锆 作爲耐火性氧化物而形成的組成物，其中氧化铈/氧化锆 化合物宜爲共形成的合成物，氧化鈽的含量可高達4 0% 重量。 安定劑可以是任何一種可用於T W C催化劑組成物的 安定劑，較佳安定劑包括由下列選出之金屬所衍生的鹼土 金屬成份：鎂，鋇，鈣及鋸。催化劑組成物宜含有氧化锆 化合物和由氧化鑭及氧化鈸選出的稀土氧化物。 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 較佳的催化劑組成物中，至少一種第一類貴重金屬成 份的含量（以基質所承載的催化劑計算）宜介於約 0 01 — 25，而以 0 . 05 — 5mg/i η2 較佳，第 一類耐火化合物的含量介於約0.05至約3.0g/ 1 η2，至少一種第二類貴重金屬成份的含量介於約0至約 2 5 g / i η2，第二類耐火化合物的含量介於約0 . 0 5 g/i η2至約3 . 〇g/i η2’至少一種鹼土金屬成份 的含量介於約0 · 0001至約0 · lg/in2，锆成份 本紙張尺度遗用中國國家標準（CNS )八4規潘< 210X297公嫠） -39- ：4 42 324 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 五、發明説明（） 37 的含量介於約0 . 000 1至約0 3g/i η2 ’至少一 種稀土金屬成份（由氧化鈽金屬成份、鑭金屬成份和銥金 屬成份中選出）的含量介於約0.0001至約0·5g /1 η2。組成物可另外再含有約0 . 0 — 0 . lg/ 1 η2鎳化合物。除此之外，組成物可含介於〇 · 〇 1 g/ i η2至約1 . Og/i η2的微粒狀氧化鍩/氧化鈽合成 物，並可視需要再加上選自鑭及氧化鉸的稀土成份。此種 微粒狀氧化锆/氧化铈合成物含有5 0 _ 9 0重量百分比 的氧化锆及10 _ 4 0重量百分比的氧化鈽，稀土氧化物 (由氧化鑭、氧化钕、氧化釔及以上之混合物中選出）則 可高達10重量百分比。 製備此種組成物的方法包括下列步驟：在液態載體上 形成完全淤漿，並形成催化劑組成物，其中催化劑組成物 含有至少一種支撐在至少一種第一類耐火化合物上的第一 類貴重金屬成份及至少一種支撐在至少一種第二類耐火化 合物上的第二類貴重金屬成份，第一類貴重金屬成份相對 於第二類的總量如上述•而第二類耐火化合物的平均粒度 則大於第一類耐火化合物的平均粒度，如上述一般。在較 佳的具體實施例中，此方法更進一步的包括形成至少一種 第一類淤漿（含有至少一種支撐在至少一種第一類耐火化 合物上的第一類貴重金屬成份）及形成第二類淤漿（含有 至少一種支撐在至少一種第二類耐火化合物上的第二類貴 重金屬成份），並將第一類淤漿與第二類淤漿混合而形成 淤漿。此完全淤漿可以薄層的形式沉積在基質上。在底部 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (讀先《讀背面之注意事項再填寫本頁) -40- / 442 324 β77 / 442 324 β77 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 五、發明説明（） 38 區濃度較高的成份可含在一種以上的第一類淤漿中，而在 上部區濃度較高的成份可含在一種以上的第二類淤漿中。 以此方式便可達成隔離或形成在薄層的上半區和下半區的 成份。 此方法中尙可包括其他步驟，包括：將至少一種第一 類貴重金屬成份固定在至少一種第一類耐火化合物上，及 /或將至少一種第二類貴重金屬成份固定在至少一種第二 類耐火化合物上。固定在支撐物上的貴重金屬可和成份隔 離，此點可能對組成物中其它支撐物上的貴重金屬之催化 活性有負面的衝擊。此種固著步驟可用技藝中習知的方法 適當的進行，如：化學或熱力固定法。較佳的固著步驟是 以熱力方式將貴重金屬固定在耐火化合物上》此法較宜在 空氣中以介於5 0°C至約5 5 0 °C的溫度進行〇 . 5至約 2 . 0小時。此方法可另外包括的步驟是將其它材料加入 第一類淤漿或第二類淤漿中，這些材料包括（例如：）至 少一種稀土金屬成份、儲存氧氣之成份、至少一種安定劑 及/或氧化锆成份。 本發明之方法可進一步包括的步驟是將至少一種貴重 金屬成份支撐在至少一種第一類耐火化合物上，及將至少 一種第二類貴重金屬成份支撐在至少一種第二類耐火化合 物上。此步驟可以將含有至少一種第一類水溶性貴重金屬 成份的溶液與至少一種切割成微粒的第一類高表面積且耐 火性氧化物支撐物混合，後者的乾燥程度應足以將所有溶 液吸乾。將第一類貴重金屬固定在第一類耐火化合物上以 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -41 - 产 442324 經濟部中央標準局貝工消费合作社印簟 五、發明説明（） 39 形成一種經支撐的第一類貴重金屬成份熔塊。此第一類熔 塊能用適當的碾磨方法將其粒度降低。類似的’製程可包 括的步驟有將含有至少一種第二類水溶性貴重金屬成份的 溶液與至少一種切割成微粒的第二類高表面積且耐火性氧 化物支撐物混合，後者的乾燥程度應足以將所有溶液吸乾 。將第二類貴重金屬固定在第二類耐火化合物上以形成一 種經支撐的第二類貴重金屬成份熔塊。此第二類熔塊的粒 度能用適當的碾磨方法降低。將額外材料加至第一類或第 二類淤漿中的步驟是將材料加入淤漿中（由含有第一類熔 塊的第一類淤漿或含有第二類熔塊的第二類淤漿中選出） 〇 最後|此方法可包括的步驟是將完全淤漿塗敷在基質 上以便在支撐薄層中形成顆粒分佈的方式，其中較小的顆 粒位於底部區，並且以分佈在薄層底半部的濃度較高，而 較大的顆粒則位於薄層上半部且濃度較高。 經支撐的顆粒可藉此在單一薄層中隔離。如此可避免 支撐成份之間（例如：貴重金屬彼此之間或與支撐在不同 支撐物上的成份）發生有害的影響。此外，尙可使單一薄 層具有兩種或多種催化劑，宛如兩種或多種薄層中所有的 。可使用由符合本發明領域的相同或不同組成物所形成的 數層薄層，並可在各個不同薄層中用不同直徑的支撐物、 隔離及分佈材料。 本發明適用於三路轉換催化劑組成物或TWC。本發 明的此種TWC催化劑合成物可自發性的催化存在於氣流 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -42- ! 442 32 4 a? _____B7______ 五、發明説明（） 40 中的碳氫化合物及/或一氧化碳的氧化反應’和一氧化氮 的還原反應》 (讀先《讀背面之注意事項再填筠本頁) 含有碳氫化合物、一氧化碳及/或一氧化氮的氣流首 先係與較大量（受支撐）的第二類貴重金屬成份接觸，其 用意是將一氧化氮有效率的還原成氮氣和將碳氫化合物氧 化，同時也引起部份一氧化碳發生氧化。之後氣體便通過 大量（受支撐）的第一類貴重金屬成份，以便能轉化污染 源，包括：將碳氫化合物和餘留的一氧化碳予以氧化。佔 半個薄層（受支撐）的第一類貴重金屬能在一段頗寬的溫 度範圍內有效率的引起碳氫化合物在頗長的時間內氧化。 較佳的合成物中，其第一類薄層含催化效率量的鉑或鈀成 份，鈀之量通常宜介於0 · 1 - 2mg/i η2之間，更通 常介於0 · 5-1 . 5g/i η2,而以介於〇.5_ 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印裝 1 . Omg/i η2之間的鈀成份較佳。鉑的使用量可介於 0— 1 . Og/i η2之間，通常至少爲0 . lg/i η2 ，更通常在0 . 1-1 · 0之間，以介於0 . 1-0 . 5 mg / 1 η2重量的鉑成份更佳。經支撐的第二類貴重金屬 薄層宜含有第二種铑成份，並可另外含第二種鈾成份。第 二類支撐物上铑成份的量介於0.05至約2之間，以介 於0 . 1 - 1 . Omg/i η2較佳。此種經支撐的第二類 貴重金屬宜含有介於5 0 - 1 0 0重量百分比的铑成份（ 以第一層和第二層薄層中的铑金屬總量計算）。 第一類耐火化合物和第二類耐火化合物可爲相同或不 同的耐火化合物成份。此耐火化合物宜含有一種表面積高 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4规格（210Χ297公釐） 43- Δ Α7 Β7 經濟部中央梯準局買工消费合作社印製 五、發明説明（） 41 的耐火性氧化物支撐物。此第二類支撐物的平均粒度大於 第一類支撐物的平均粒度。爲求達到本發明之目的，粒度 是使用荷氏（Horiba)或布氏（Brinkman)粒度分析儀測量 。粒度分佈是以顆粒中平均直徑小於某個特定數値（單位 爲微米）的顆粒所佔有的百分比表示。通常第一類耐火化 合物及第二類耐火化合物的顆粒至少有8 0%之顆粒其平 均直徑小於約1 0微米，而較佳的第一類支撐物有9 0% 之顆粒其平均直徑小於1 0微米•而第二類耐火化合物至 少有8 0 %之顆粒其平均直徑小於2 5微米。表面上，貴 重金屬與其他支撐在耐火化合物上的成份的顆粒和耐火化 合物的粒度相同。 較佳者，支撐著貴重金屬成份之第一類耐火化合物宜 含有耐火性氧化物，例如：支撐著貴重金屬成份（含鈀） 的高表面積氧化鋁混合物，其較佳之粒度爲9 0 %之顆粒 小於8至1 2微米，支撐著貴重金屬成份之第二類支撐物 則含高表面積的氧化鋁及共同形成之氧化姉/氧化锆混合 物，其平均粒度爲9 0%之顆粒小於約1 0至1 5微米， 第二類耐火化合物之粒度大於第一類耐火化合物之粒度》 有用的高表面積的耐火化合物包括一種或多種耐火性 氧化物。此類氧化物包括（例如）：二氧化矽及氧化鋁， 包括混合的氧化物型式，例如：二氧化矽-氧化鋁、鋁矽 酸鹽（非結晶形的或結晶狀的）、氧化鋁一氧化銷 '氧化 鋁-氧化鉻、氧化鋁一氧化铈等。此耐火化合物大體上由 氧化鋁組成，較佳者包括r或過渡的氧化鋁，例如r及？? (請先Μ讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -44- 經濟部中央標隼局員工消費合作社印装 κ 4 4 2 3 2 4 at ____Β7_五、發明説明（） 42 氧化鋁，及少量的其他耐火性氧化物（若存在，例如：大 約高達20重量百分比）。此活性氧化鋁之比表面積視需 要係介於60至3 50m2/g之間。 本發明之催化劑較宜由鉑族金屬成份組成，其含量足 以使組成物顯著的增強其對於將碳氫化合物及一氧化碳氧 化、並將一氧化氮還原的催化活性》鉑族金屬成份（尤其 是鍺成份及鈀成份及相對量之鍺成份）分別位於第一類及 第一類部位，頃發現能影響催化劑活性之耐久性。 於製備催化劑時，貴重金屬成份（例如鉑族金屬催化 性成份）可以是適用的化合物、及/或任何鉑族金屬之複 合物，可用以分散支撐物上之催化性成份，較佳者爲活化 的氧化鋁及/或氧化铈-氧化锆合成物支撐物顆粒。此處 之”貴重金屬成份”包括金、銀及”餡族金屬成份”包括 前述之鉑、铑、鈷、釕及銥成份且意指任何此類的鉑族金 屬化合物、複合物等，一旦經過煆燒或使用催化劑加以分 解（或其它方式）便轉化成一種具有催化活性的型式，通 常是爲金屬或金屬氧化物。也可採用由一種或多種鈾族金 屬成份所形成的水溶性化合物或水分散性化合物或複合物 ，只要這種用來將催化性金屬化合物注入或沉積在支撐物 顆粒上的液體不致於與催化性金屬、或其化合物、或複合 物或淤漿中的其它成份發生不良反應，且能以揮發或在受 熱或運用抽真空下使其分解的方式將其自催化劑中移出。 在某些狀況下，此等液體必須等到催化劑已開始作用並在 運轉時承受高溫才會被完全移出。通常，就經濟及環境的 本纸ϋ/ΐ適用中國國家搞準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） "~~' -45- L---^------X------訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4 4 2 3 2 4 A7 _ B7 __ 五、發明説明（μ ) 43 觀點而言，以可溶的化合物或複合物（鉑族金屬）的水溶 液較佳《例如，適當的化合物爲葉綠酸、經胺助溶的鉑之 氫氧化物，例如：由胺己羥基單乙醇與鉑所形成的複合物 、氯化铑、硝酸铑、氯化已胺铑，硝酸鈀或氯化鈀等。在 煆燒的步驟中，或至少在啓用催化劑的初期中’類化合物 係轉化成有催化活性型式的鉑族金饜或以上之化合物’通 常是一種氧化物。 本發明之較佳催化劑組成物宜含有可儲存氧氣之成份 ，可用鬆粒型或能與支撐的貴重金屬（例如鈀及铑）成份 緊密接觸者。此種可儲存氧氣之成份可採用此專業領域中 習知的任何材料材料，而至少以由稀土金屬群中選出的一 種金屬之氧化物較佳，以铈或鐯化合物最佳，以铈氧化物 (氧化鈽）爲最佳的儲存氧氣之成份。 此儲存氧氣之成份可藉由專業技藝中的分散方法加入 。此方法可包括注入到第一類或第二類支撐物組成物上。 儲存氧氣之成份可以是水溶液的型式。將生成的混合物在 空氣中乾燥並煆燒可形成與鉑族金屬成份緊密接觸且能儲 存氧氣之成份的氧.化物。通常注入代表著將大量充裕的液 體灌到被注入材料的孔隙中。水溶性、可分解的儲存氧氣 之成份的適用實例可包括（但不限於）：醋酸鈽、醋酸鐯 、硝酸铈 '硝酸鐯等。US Patent No. 4 ，18 9 ，4 0 4中揭示了用硝酸铈注入以氧化鋁爲底 質的支撐物之組成物。 此外，儲存氧氣組成物可爲鬆粒型。此種鬆粒型儲存 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） .---r------β------IT (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) -46- 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 • 4 4 2 3 2 4 A7 _______B7^五、發明説明（） 44 氧氣組成物可含有一種儲存氧氣之成份，以铈族成份較佳 ，宜爲氧化鈽或氧化鐯，以氧化鈽最佳。鬆粒型意指含有 氧化鈽及/或氧化鐯的組成物係以粒狀顆粒存在，其直徑 可小至0 . 1 — 1 5微米或更小，與分散在溶液中作爲第 一類薄層的情形相反。有關此種鬆粒型成份的說明和應用 可參見US Patent 4 1 7 1 4，6 9 4，在此并入參考文 獻。在同樣納入作爲參考資料的US Patent 4 ，727 ，052中，鬆粒型包括：氧化铈顆粒與氧化 銷或經氧化錯活化的氧化鋁顆粒混合而成的儲存氧氣之組 成物。其中以將儲存氧氣之成份稀釋成一種儲存氧氣之成 份的組成物爲特別佳。 儲存氧氣之成份的組成物可包含儲存氧氣之成份，以 氧化鈽和一種稀釋劑成份較佳。此稀釋劑成份可爲任何與 鉛族金屬成份不致於發生反應（惰性）的適當充塡劑，以 免對此種成份的催化活性產生不良影響。適用的稀釋劑材 料是爲耐火性氧化物，其中又以下列作爲催化劑支撐物的 同型材料之耐火性氧化物較佳。最佳的是錆化合物，其中 又以氧化鈷最佳。因此，儲存氧氣之成份以氧化铈-氧化 锆合成物最佳。氧化铈可介於1 一 99，以1 — 50較佳 ，以5_30更佳，而以1 0 — 25重量百分比最佳（以 氧化铈和氧化锆計算）。另一種較佳的儲存氧氣組成物可 包括含有氧化錆、氧化鈽和至少一種稀土氧化物的合成物 。此類材料在（例如：）US Patent Nos. 4，624，940 和 5，057，483 有所揭示，在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX29?公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •47- fs 442 32 4 A7 B7 五 、發明説明 ( 45 ) 此 并 入 參 考 文 獻 〇 特 佳 的 是 含 超 過 以 5 0 % 氧 化 锆 爲 底 質 的 化 合 物 顆 粒 以 介 於 6 0 — 9 0 % 氧 化 锆 1 0 — 3 0 W ΐ % 氧 化 鈽 ( 另 外 » 視 需 要 可 局 達 1 0 W t • % ) 較 佳 1 及 至 少 0 • 1 W t % 的 非 氧 化 铈 稀 土 氧 化 物 ( 若 使 用 ) » 可 用 以 安 定 由 氧 化 鑭 氧 化 鈸 和 氧 化 釔 中 選 出 的 氧 化 锆 0 此 組 成 物 可 視 需 要 並 宜 再 含 有 安 定 成 份 〇 安 定 劑 係 由 鹼 土 金 屬 化 合 物 中 選 出 〇 化 合 物 中 宜 包 括 由 鎂 、 鋇 鈣 和 緦 之 — m 出 的金 屬 衍 生 而 來 的 化 合 物 Q 在 US Pat eni No. 4 J 7 2 7 0 5 • 2 中 顯 示 ΐ 支 撐 材 料 ( 例 如 ; 活 化 的 氧 化 鋁 ) 可 以 在 較 闻 的 溫 度 下 使 用 安 定 劑 或 合 倂 的 安 定 劑 以 埶 安 定 的 方 式 來 抑 止 不 預 期 的 氧 化 鋁 相 轉 移 ( r 到 a ). 〇 雖 妖 陳 列 了 數 種 安 定 劑 本 發 明 之 組 成 物 以 使 用 鹼 土 金 屬 成 份 較 佳 〇 鹼 土 金 屬 成 份 中 以 鹼 土 金 屬 氧 化物 較 佳 ϋ 在 特 佳 的 組 成 物 中 宜 加 入 緦 氧 化 物 及 / 或 鋇 氧 化 物 作 爲 組 成 物 的 化 合 物 〇 鹼 土 金 屬 可 使 用 可 溶 的 型 態 — 旦 經 煆 燒 後 便 成 爲 氧 化 物 〇 可 溶 型 的 鋇 以 亞 硝 酸 鋇 或 氫 氧 化 鋇 較 佳 1 而 可 溶 型 的 緦 則 以 硝 酸 m 或 醋 酸 緦 較佳 這 些 化 合 物 一 旦 經 煆 燒 即 變 成 氧 ί匕物 0 本 發 明 的 其 它 特 色 中 可 在 氧 化 鋁 顆 粒 形 成 爲 黏 附 在 載 體 基 質 上 的 — 層 瑕 燒 塗 層 前 在 活 化 的 氧 化 鋁 中 加 入 — 種 或 多 種 改 性 劑 0 ( 此 處 Μ »* - 刖 驅 體 ” 不 m 是 否 爲 熱 安 定 劑 或 其 它 改 性 劑 或 成份 ♦ 均 是 化 合 物 > 複 合 物 或 其 同 類 > 一 旦 經 煆 燒 或 經 催 化 劑 作 用 將 分 別 分 解 成 或 轉 化 成 爲 埶 本紙張尺度適用中國國家搮準（CNS > A4規格（210 X 297公釐） k. « 5 背 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 -48 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 f 442 324 A7 B7_____五、發明説明（） 46 安定劑、其它改性劑或其它成份）。有了一種或多種金屬 氧化物的熱安定劑，通常會抑止表面積高的氧化鋁進行相 轉移，例如：r與π氧化鋁轉成α氧化鋁，後者爲一種表 面積低的氧化鋁。此種相轉移的抑止作用多能避免或減少 催化性金屬成份因被氧化鋁阻塞而造成催化活性降低。 此組成物中，混合氧化鋁之熱安定劑之含量從約 0 . 05至30重量百分比，較佳者約從0 . 1至25重 量百分比（根據氧化鋁、安定劑及催化性金屬成份的總重 計算）。 組成物含來自锆之化合物，較佳者爲鉻氧化物。此锆 化合物可以是水溶性之化合物*例如：乙酸锆或較不易溶 解之化合物，例如：氫氧化鍩。其使用量應足以提高安定 性並促進各組成物》 催化劑組成物宜含有至少一種助催化劑，可由鑭金屬 成份和銨金屬成份中選出，其中以鑭氧化物（氧化鑭）及 銨氧化物（氧化銨）爲較佳的成份=在特佳的組成物中含 有氧化鑭及另外可選擇性加入的微量氧化鈸。這些化合物 雖以作爲安定劑揭示，也可作爲反應助催化劑。助催化劑 是指能促進必要的化學物質轉換成其它化學物質的過程之 材料。在TWC中這些助催化劑有助於將一氧化碳和碳氫 化合物催化性轉換成水和二氧化碳，及一氧化氮轉成氮氣 與氧氣的過程。 鑭及/或銨係取其氧化物型態。較佳者這些化合物最 初宜爲可溶型，例如：醋酸鹽，鹵鹽、硝酸鹽、硫酸鹽等 (請先閲讀背面之注f項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS > A4规格（210X297公釐） 49- f 442 32 4 A7 B7 五、發明説明（） 47 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ’以便注入到固態成份中再轉換成氧化物。較佳者，助催 化:齊!1宜與組成物中的其它成份（特別是指其中所含的鉑族 金屬）緊密接觸》 本發明之組成物能包含其它傳統的添加物，如：硫化 物抑制劑’例如：鎳或鐵成份。若採用鎳氧化物，則有效 量約介於1 _ 2 5%重量之第一層塗層，正如序號〇 7/ 7 8 7 ’ 1 9 2中所揭示，在此并入參考文獻。 本發明特別有用之催化劑組成物含約〇 . 〇 5至 3 · Omg/i η2之第一類貴重金屣，例如：鈀成份：從 約0至0 . 3g/i η2之第一類鉑成份：從約〇 · 1至約 2 . 0 g / i η 2之第一類耐火化合物，例如：氧化鋁：從 約0 ‘ 0至2 Omg/i η2之第二類鉑成份：及從約 0 * 00 1至1 . Omg/i η2之铑成份作爲第二類貴重 金屬成份；從約0 . lg/i η2至約2 · Og/i η2至 第二類耐火化合物，例如：氧化鋁及氧化鈽-氧化锆成份 ;至少約0 · 0 lg/i η2及較佳者含約〇 . 05至約 1 . 0 g/ i η 2之儲存氧氣之成份，較佳之合成物爲氧化 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 铈及氧化鉻：從約0 · 0001至約〇 · 〇lg/i η2之 至少一種第一類鹼土金屬成份：從約〇 · 〇 〇 〇 1至約 ◦ _ 3g/i η2之锆成份；及從約0 . 0至約0 · 05 g/ι η 2之至少一種第一類選自鑭金屬成份及钕金屬成份 之稀土金屬成份。此組成物更含有從約0 g/ i η 2至約 0 . 1 g/i η2之鎳成份。此氧化锆及氧化铈之微粒狀合 成物含50至90wt .%之氧化锆，10至40wt . 本紙張尺度適用中囯國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -50- I 442 324 經濟部中央標牟局—工消費合作社印製 五、發明説明（） 48 %之氧化铈及從0至1 Ow t %之稀土氧化物（含氧化鑭 、氧化鉸及其混合物）。支撐物外之其他成份及貴重金屬 成份可加至第一類或第二類淤漿。 .催化劑組成物可作爲薄層塗覆至一般的金屬基質|該 組成物含約0 . 1至約5，較佳者約0 . 3至約2g/ 1 η 2之催化性組成物（每平方英吋之基質表面含組成物之 公克數）。 作爲有兩部份之單一薄層的催化劑組成物可以使用任 何適當的方法》較佳的方法包括混合成一種第一類混合物 溶液，其中含至少一種水溶性的第一類鈀成份和選擇性的 第一類鉑成份、及微粒狀且表面積高的耐火性氧化物（其 乾燥程度應足以將溶液吸乾以形成第一類淤漿）。第一類 鈀和選擇性的鉑成份在第一類淤漿中宜硏成粉末較佳。淤 漿以酸性較佳，其ρ Η小於7，而以2 _ 7較佳。此ρ Η 値宜用加酸到淤漿中調低較佳，以乙酸較佳=在特佳的具 體實施例中，第一類淤漿經硏成粉末後造成其固體粒度的 平均直徑大體上約小於1 〇微米。生成的第一類淤漿其第 一類支撐鈀成份和選擇性的鉑成份可用一種固著步驟將其 轉化成非水溶性型式。鈀和鉑成份可以用熱、化學方式或 煆燒的過程轉化成非水溶性型式。較佳者，第一層薄層可 在約50°C - 550 °C的溫度爲時約〇 . 5 — 2 . 0小時 在空氣中加以熱固著。 第二類混合物的溶液含有至少一種水溶性第二類铑成 份和選擇性的至少一種水溶性鉑成份，及微粒狀的高表面 (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X：297公釐） -51 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 442 324 _b7_五、發明説明（） 49 積耐火性氧化物（其乾燥程度應足以將溶液吸乾）。將第 二類鉑成份和第二類铑成份加入水中以便形成第二類淤漿 ，以在第二類淤漿中硏成粉末較佳。第二類淤漿以呈酸性 較佳，其pH値應小於7 ·而以介於3 - 7較佳。此pH 値宜用加酸的方式調低較佳，以在淤漿中加入酸性的酸較 佳。在特佳的具體實施例中，第二類淤漿經硏成粉末後造 成其固體粒度的平均直徑大體上約小於15微米。 生成的第二類混合物中第二類支撐的鍺族成份和第二 類鉑成份係轉化成非水溶性型式"鉑及铑成份可以用熱、 化學方式或煆燒的過程轉化成非水溶性型式。較佳者，第 二層薄層較宜以熱固著|以在約5 0°C — 5 5 0 °C的溫度 下爲時約0 . 5 - 2 . 0小時較佳。 含有支撐的鈀成份之第一類淤漿與含有支撐的铑成份 之第二類淤漿可互相混合形成一種完全淤漿。也可將添加 劑（例如：儲存氧氣之成份、安定劑、稀土金屬成份及鍩 成份等）加入第一類淤漿或第二類淤漿或加入完全淤漿。 宜在粉碎淤漿之步驟前即將此種額外的添加劑加到第一類 或第二類淤漿中。 可作爲本發明之組成物的各個第一類和第二類淤漿也 可採用U.S. Patent No. 4，1 3 4，8 6 0 (在此全文倂 入作爲參考）中所揭示的製備方法，如下列說明。 微粒狀的高表面積耐火性氧化物支撐物成份係與一種 水溶性、可促催化活性金屬成份的溶液接觸，以含有一種 或多種鉑族金屬成份較佳，以便能形成一種全無自由的或 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4g ( 210X297公釐) {讀先閲讀背面之注意事項再填窮本頁) -52- 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 442 324 ί；五、發明説明（） 50 未吸收液體的混合物。在此階段中即可將促進催化活性銷 族金屬成份的固態微粒狀混合物轉化成非水溶性的型式· 而混合物中依然不含未被吸收的液體。此過程另外可採用 耐火性氧化物支撐物，例如：氧化鋁（包括穩定的氧化錯 )其乾燥程度應足以將促催化活性金屬成份中的溶液吸乾 ，亦即溶液和支撐物及後者所含的水份，所以在完全加入 促催化活性金屬成份後，此混合物基本上不含任何自由的 或未吸收的溶液。合成物基本上處於乾燥的狀態，亦即， 不含任何分離相或自由液相。在後來的過程中可將金屬成 份固著在支撐物上。 在促進催化活化的金屬溶液與高表面積的耐火性氧化 物支撐物結合後，此促催化活性金屬成份便能固著在支撐 物上，亦即基本上轉化成非水溶性型式，而合成物基本上 依然不帶自由的或未吸收的水溶液介質。此種轉換過程可 以化學方式作用，以氣體處理（例如：硫化氫或氫氣）或 以液體（如：乙酸）或其它液態試劑、特別是水溶液處理 >例如：聯氨。不過，在將促進催化活性金屬固著在支撐 物時所使用的液體，其數量並不足以使合成物含任何顯著 量或大量的自由或未被吸收的液體β固著處理可採用具有 反應性或基本上爲惰性的氣體：例如，固著可伴隨著將合 成物在空氣中或其它氣體中煆燒•這些氣體可以是與促催 化活性金屬成份有反應性或基本上爲惰性。其所形成的非 溶解型或固著的促催化活性金屬成份可以以硫化物、氧化 物、金屬元素或基它的型態存在。在將多種促催化活性金 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用t國國家標率（CNS ) Λ4规格（2丨0X297公釐） -53- 4 4 2 3 2 4 A7 B7 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 五 、發明説明（ 51 ) 屬 成 份 沉 積 在 支 撐 物 上 時 r 固 著 的 步 驟 可 在 每 種 金 屬 成 份 的 VI 積 程 序 之 後 進 行 或 在 將 多 種 此 種 金 屬 成 份 的 沉 積 程 序 7C 成 之 後 再 進 行 0 含 有 固 著 的 促 催 化 活 性 金 屬 成 份 的 第 一 類 和 第 二 類 淤 漿 可 硏 磨 成 淤 漿 ( 宜 爲 酸 性 ) 以 便 所 形 成 的 顆 粒 具 有 前 述 的 粒 度 〇 可 將 淤 漿 混 合 以 形 成 兀 全 淤 漿 1 再 用 來 塗 敷 巨 分 子 載 體 ( 通 常 表 面 積 低 ) 再 將 此 合 成 物 加 以 乾 燥 或 煆 燒 〇 在 這 些 催 化 劑 中 由 促 催 化 活性 金 屬 成 份 與 高 表 面 積 支 撐 物 所 形 成 的 合 成 物 對 載 體 呈 現 出 強 烈 的 黏 附 性 即 使 載 體 在 基 本 上 爲 非 多 孔 性 ( 例 如 金 屬 載 體 ) 而 催 化 劑 在 艱 鉅 的 反 ntE 應 條 件 下 仍 具 有 非 常 良 好 的 催 化 活 性 和 壽 命 〇 第 一 類 和 第 二 類 淤 漿 各 個 均 可 混 合 以 便 形 成 完 全 淤 漿 並 可 塗 敷 成 爲 —' 種 支 撐 在 基 質 載 體 上 且 經 煆 燒 的 本 發 明 之 薄 層 0 因 爲 所 有 加 入 製 備 系 統 中 的 鉑 族 金 屬 成 份 基 本 上 仍 留 在 催 化 劑 中 且 組 成 物 中 的 促 催 化 活 性 金 屬 成 份 含 里 係 經 計 算 過 的 因 此 本 方 法 能 形 成 含 有 某 種 促 進 催 化 活 性 金 屬 的 均 勻 組 成 物 0 在 某 些 情 形 下 ! 多 種 促 進 催 化 活 性 金 屬 的 成 份 可 白 發 的 或 相 繼 的 沉 積 在 某 種 特 定 的 耐 火 性 氧 化 物 支 撐 物 上 0 利 用 本 發 明 之 方 法 以 不 同 組 成 物 分 別 製 備 具 有 促 催 化 活 性 金 屬 成 份 的 耐 火 性 氧 化 物 合 成 物 並 予 以 充 分 混 合 能 製 造 出 各 種 不 同 的 催 化 劑 視 其 對 催 化 效 果 的 特 殊 要 求 而 m 密 控 制 並 且 擇 其 中 的 金 屬 含 量 0 組 成 物 中 的 部 份 耐 火 性 氧 化 物 顆 粒 可 含 有 鉑 族 金 屬 成 份 而 另 一 個 不 同 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -54- 4 4 2 3 2 4 at __ B7 五、發明説明（） 52 部份的耐火性氧化物顆粒則可含有鹸金屬成份。因此，本 方法的顯著優點即在於提供一種催化劑，其組成物可輕易 改變並精密控制其組成物。 第一類和第二類淤漿可在球磨機或其它的設備中硏磨 ，淤漿中的固體含量可在（例如：）約20 - 60重量百 分比，以約3 5 - 45重量百分比較佳。各淤漿的pH値 以低於約6較佳，可用微量的水溶性有機酸或無機酸或其 它水溶性酸性化合物調節酸。因此可使用鹽酸或硝酸，或 使用低脂肪酸更佳（例如：乙酸），其上可帶有取代基， 例如：三氯乙酸中的氯基。使用脂肪酸可使鉑族金屬由支 撐物上流失的程度降至最低》 催化劑組成物可沉積在金屬基質上，約佔塗佈基質的 2_ 3 0重量百分比，而以約5_2 0重量百分比較佳。 沉積在基質上的組成物通常在至少部份的基質表面上形成 -種塗層。此結構可經乾燥、煆燒程序，如上文所述。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印11 (諳先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 或者，可將本發明之催化劑合成物的結構設計分成第 一類薄層（含有第一類薄層組成物）和第二類薄層（含有 第二類薄層組成物）。第一類薄層同時也代表底部或內薄 層，而第二類薄層代表頂部或外薄層。在廢氣含有碳氫化 合物、一氧化碳和一氧化氮時|此氣體最初與第二類或頂 層接觸。在頂層中，受支撐的鉑族金屬組成物之功能係在 於催化一氧化氮還原成氮氣以及催化碳氫化合物的氧化反 應。在通過頂部或第二類薄層後，廢氣便與第一類或底層 接觸。在此薄層中，受支撐的鉑族金屬組成物之功能係在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） -55- 442 32 4 Α7 Β7 五、發明説明（） 53 於催化碳氫化合物及一氧化碳的氧化反應e W0 9 5/ 002 3 5及W095/35 1 52中揭示了一種有甩的 雙層催化劑結構和組成物，在此均倂入參考文獻。 本發明較佳之具體實施例由成層的催化劑合成物組成 1包括第一類薄層及第二類薄層。第一類薄層含第一類耐 火成份。第一類薄層含至少一種第一類鉑族成份·較佳者 含第一類鈀成份及選擇性的至少一種第一類除了鈀之外的 鈾族金屬成份：儲存氧氣之成份，較佳者於第一類薄層和 鉑族金屬成份緊密接觸》較佳之第一類薄層額外的含第一 類锆成份、至少一種第一類鹼土金屬成份、及至少一種選 自鑭金屬成份及銥金屬成份之第一類稀土金屬成份。 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印31 (請先閲讀背面之注意事項再填窩本頁) 第二類薄層含至少一種第二類鉑族成份，較佳者選自 第二類鈀成份及第二類铑成份以及選擇性的，除了第二類 鈀或铑成份之外至少一種第二類鉑族金屬成份。最佳之第 二類鉑族成份含铑而更佳者是铑及鉑混合物。較佳之第二 類薄層額外的含一種第二類鍩成份、至少一種第二類鹼土 金屬成份、及至少一種第二類選自鑭金屬成份及鈸金屬成 份之稀土金屬成份。較佳之各薄層含锆成份、至少一種鹼 ί:金屬成份及稀土成份。最佳之各薄層包括至少一種鹼土 金屬成份及至少一種稀土成份。第二類薄層選擇性的更含 —種第二類儲存氧氣組成物，該組成物含一種第二類儲存 氧氣之成份。此第二類儲存氧氣之成份及/或第二類儲存 氧氣組成物是以鬆粒型的形式較佳。 選擇性的此第一類薄層更含至少一種額外的鈾族金屬 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) Α4规格（210Χ297公釐） •56- 經濟部中央標準局負工消費合作杜印褽 4 42 32 4 A7 B7 五、發明説明（） 54 成份，較佳者選自鉑、铑、釕、及銥成份，較佳之額外的 第一類薄層鉑族金屬成份選自鉑及鍺及其混合物。 相似的第二類薄層更含一種第二類鈀成份， '至少一 種第二類鉑族金屬成份，較佳者選自鉑、鍺，、釕、及錢 成份，其中鉑及铑成份較佳。 放射廢氣包括碳氫化合物、一氧化碳及一氧化氮先遇 上第二類薄層》於較佳具體實施例中第二類鉑成份及第二 類薄層中铑之成份能催化一氧化氮之還原形成氮氣並氧化 碳氫化合物及一氧化碳。此較佳之第二類薄層含第二類儲 存氧氣組成物*該組成物含第二類儲存氧氣之成份，例如 :稀土氧化物•以氧化鈽較佳。 較佳之第二類儲存氧氣組成物形成鬆粒型的形式，意 指組成物是固體•較佳者是細微的微粒狀，更佳者之粒度 分布至少約9 5%重量的顆粒典型的具直徑從0 . 1至 5 . 0，較佳者從0 · 5至3微米。討論鬆粒型的顆粒之 參考文獻揭示於U.S. Patent Nos. 4，7 1 4，6 9 4及 5，057，483，在此并入參考文獻》 選擇性的此第一類及/或第二類薄層含微粒狀之儲存 氧氣之組成物。較佳之儲存氧氣之組成物含氧化鈽氧化钕 及氧化锆而選擇性的更佳者含選自鑭及鈸成份及其混合物 之稀土成份。特佳之合成物含氧化铈、氧化鈸、及氧化鉻 。較佳者含60至90重量百分比的氧化鍩、10至30 重量百分比的氧化鈽'及至多10重量百分比的氧化鉸。 合成物中之氧化铈不僅能作爲儲存氧氣之成份增強一氧化 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ^! -57- f- 442 32 4 A7 __________B7_ 五、發明説明（） 55 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 碳之氧化及一氧化氮之還原亦可幫助氧化锆之穩定，避免 其進行不必要的相位變化•本發明中如上述之特別及較佳 之組成物，其中第一類及第二類薄層分別須要第一類鈀成 份及第二類鈀成份。 如上述，較佳之第一類及第二類耐火成份可以是相同 或不同選自二氧化矽、氧化鋁、及二氧化鈦化合物之化合 物。更佳之第一類及第二類支撐物是選自氧化鋁、二氧化 矽、二氧化矽一氧化鋁、鋁矽酸鹽、氧化鋁-氧化锆、氧 化鋁氧化鉻、'及氧化鋁-氧化铈活化的化合物。最佳之第 一類及第二類支撐物是活化的氧化鋁。 鹼土金屬能穩定第一類及第二類薄層組成物|稀土金 屬成份選自鑭及钕成份能促進第一類及第二類薄層組成物 之催化活性。此二薄層之鉻成份可作爲洗滌底漆安定劑及 助催化劑。 即使各薄層之鉑族金屬只有鈀，具第一類及第二類組 成物之特別構造的薄層能形成一種有效的三路催化劑。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 至少一種第一類及至少一種第二類鹼土金屬能選自鎂 、鋇 '鈣及緦，以緦及鋇較佳。最佳之第一類鹼土金屬成 份含鋇氧化物而第二類鹼土金屬成份含緦氧化物。穩定各 薄層催化劑組成物之轉換效率之方法是在高溫下維持較長 的時間。穩定的支撐物，例如：氧化鋁及催化性成份1例 如：貴重金屬較能抗高溫降解因此能維持較佳的總轉換效 率。 較佳之第一類薄層組成物及第二類薄層組成物進一步 本紙張尺度適.用中g國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -58- 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 声 442 3 2 4 五、發明説明（） 56 的各自含第一類及第二類稀土金屬成份作爲助催化劑。稀 土金屬成份來自鑛及鈸金屬。於特定的具體實施例中，第 一類稀土金屬成份大致是氧化鑭而第二類稀土成份大致是 氧化鈸。助催化劑增強轉換碳氫化合物、一氧化碳及一氧 化氮成無害的化合物》 於具體的及較佳之具體實施例中，第一類及/或第二 類薄層進一步的包括鎳或鐵成份，能有效的去除硫化物. 例如：放射之硫化氫。最佳之第一類薄層含鎳或鐵化合物 〇 第一類及第二類薄層組成物可作爲金屬基質之塗層》 此成份之負載部份用每平方英吋之催化劑及基質所含材料 之公克數表示。此催化劑組成物一般可塗覆在金屬基質形 成薄層約含0 . 1至約5，較佳者約0 . 3至約2g/ 1 η之催化性組成物（依據每平方英吋之基質表面所含組 成物之公克數）。鉑族金屬成份是基於鈾族金屬的重量計 算。 一種有用的及較佳之第一類薄層含有： 介於約0 · 3至約3 . Omg/i η2之至少一種 鈀的成份； 介於0至約2 · Omg/i η2之至少一種第一類 舶及/或第一類铑的成份： 介於約0 . 10至約2 · Og/i η2之第一類支 撐物； 介於約0 . 05至約1 · Og/i η2之第一類薄 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X291公釐） f琦先閲讀背面之注意事唄再填寫本頁)

*1T -59- 經濟部中央榡準局貝工消費合作社印裝 • 442 3 2 4 A7 _________B7 五、發明説明（） 57 層中所有的第一類儲存氧氣之成份； 介於〇 . 0及較佳者約0 . 0001至約0 . 01 i η2之至少一種第一類鹼土金屬成份； 介於0 . 0及較佳者約0 0001至約0 . 3g /in2之第一類鉻成份：及 介於0 · 0及較佳者約0 . 000 1至約0 . 2g / 1 η 2之至少一種第一類選自氧化鈽金屬成份、鑭金屬成 份及鈸金屬成份之稀土金屬成份。 一種有用的及較佳之第二類薄層具有： 介於約 0 . 0 5mg/i η2至約 2 . 〇mg/ 1 η 2之至少一種第二類選自鈀、鉑及铑成份的鉑族成份， 並以含有第二類铑成份較佳，而以第二類铑及第二類鉑成 份混合物爲最佳； 介於約 0 . 10g/i η2 至約 2 , Og/i η2 之第二類支撐物： 介於0 · 0 (較佳者約0 . 0001g/i η2) 至約0 . 0 1 g/i η3之至少一種選自鑭金屬成份及鈸金 屬成份之第二類稀土金屬成份； 介於0 . 0 (較佳者約0 . 0001g/i η2) 至約0 . 0 1 g/i η3之至少一種第二類鹼土金屬成份： 及 介於0 . 0 (較佳者約0 . 0001)至約〇 . 3 g/i η2之第二類锆成份。 第一類及/或第二類薄層具有〇 · 〇至約2 . 0g 本紙張尺度適用中國國家揉率（CNS ) Α4規格（2丨0X297公釐） (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 • Λ- -60- 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 F. 442 32 4 A7 _ B7 五、發明説明（） 58 / 1 η 3之儲存氧氣合成物，該合成物由微粒狀形式之陶- 氧化鍩合成物組成。 —種較佳之第一類或底部塗層組成物，含至多0 . 5 nig/ί η2之銷成份、至多〇 . lmg/i η2之錢成份 及介於0 . 5至2mg/i η2之鈀成份。其餘的組成物含 有5至3 0而較佳者含1 0至1 5%之合成物，該合成物 含有選自鑭系氧化物及氧化鉸及其混合物之氧化铈、氧化 锆及稀土金屬氧化物：介於5至40、而較佳者爲1 0至 2 5、而更佳者爲1 0至2 0重量百分比的鬆粒型的氧化 铈：介於50至85、而較佳者爲55至75重量百分比 的之氧化鋁；介於至多.5%而較佳者從0 . 1至5%之鑭 :介於至多5、而較佳者從0 . 1至5重量百分比的氧化 锆。有用的底部塗層負載至少是0 . 1 g/i η2，而其範 圍介於0 · 3至5g/i η2，較佳的底部塗層負載著 0.3至1&/丨112之基質<· 較佳之頂部塗層組成物含0 . 5至5 *較佳者含 0 . 5至2m g/i η2之鈾（至多約5)，而較佳者含 0 . 5至1 . 5mg/i η2之鈀（至多約5)，而較佳者 含0 . 1至0 . 8mg/i η2之铑*較佳之組成物約含 1 . lmg/i η2之鉑、約0 _ 6mg/i η2之鈀及約 0 . 45mg/i η2之鍺。貴重金屬可和頂部或第二類塗 層組成物合用，含30至80、而以30至50較佳、而 最佳者含3 5至4 5%之r氧化鋁，其表面積爲1 5 0 m2/g，而孔隙體積爲0 . 462cc/g ;含20至 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS >A4規格（210X297公釐） <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -61 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ，442 32 4 A7 B7五、發明説明（59 ) 8 0、而較佳者含3 0至5 0重量百分比的氧化鋁’其表 面積爲1 50m2/g，而孔隙體積爲〇 · 989c c/ g，氧化鈸至多5%而以0 · 1至5%較佳’氧化鑭至多 5%，而以0 . 1至5%較佳，氧化姉至多5% ’而以 0 . 1至5%較佳•以上組成物淤漿爲水溶性化合物’氧 化鋇至多5%，而以1至5%較佳’氧化緦至多5%’而 以0 . 1至5%較佳，氧化锆至多5%'而以0 · 1至5 %較佳。頂部塗層組成物之負載介於0 . 1至5 g/i η2 之間，而較佳者介於Ο . 5至3 g / i η 2之間，而最佳之 負載介於1至2g/i η2之間。 本發明包括一種將束縛塗層及至少一種催化層塗佈在 金屬基質上的方法。可將組成物形成爲淤漿，佔有2 5至 5 0、而以-3 0至4 0重量百分比的固體較佳（其餘爲液 體），較佳者爲液體溶液。可將淤漿塗在金屬基質上，例 如，金屬板之應用方法包括：將金屬基質浸泡於淤漿中、 油漆刷或滾筒粉刷 '或噴灑淤漿至基質上。若塗層是相當 均勻的組成物（例如：大小顆粒均勻分佈），較佳之應用 方法是噴灑淤漿至金屬基質上。爲了控制噴灑條件*此耐 火化合物顆粒可在噴灑層內以附聚方式形成一種多孔性（ 除了顆粒對顆粒之多孔性外.由附聚物對附聚物所形成之 多孔性）。在特佳之具體實施例中，各層用數層噴灑形成 數層的薄層。控制噴灑的顯著方式是在噴灑前將待噴灑的 薄層弄濕。雖然淤漿含有某些水份，但仍應當弄濕薄層使 金屬基質在起始濕度水準下接受噴灑。如U.s. Patent No. 本紙&尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公羞) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} -62- 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 f 442 324 A7 ___B7五、發明説明（） 60 4，134，864中所定義的，耐火化合物層組成物的 起始濕度應以足以吸附所有的噴灑液體爲準。意即當沉積 在基質時，此組成物之液體含量基本上不含未吸附之溶液 。耐火化合物層（例如：氧化鋁）上或含耐火支撐物的催 化劑化合物（例如：氧化鋁）上之噴灑層的厚度至多約 2 0微米。薄層在初步噴灑後應不帶有潮濕光澤，但仍已 弄濕，且事實上具有半透明的外觀》此薄層一經乾燥即呈 白色。其特點即在於附聚物仍保有多孔性的結構而產生相 當多孔的薄層。此點在前一層薄層形成粗糙外表面且其附 聚物形成2 0至約5 0 0微米的凸峰時特別顯著，因爲經 發現以此種方式塗佈的外催化層可使其活性提高。 在通過頂部或第二類薄層後，廢氣便與第一類或底層 接觸。一般·相信在底層中的第一類鈀成份以及選擇性加入 的第一類鉑成份能初步提高氧化反應。可經由一種第一類 氧氣儲存成份促進這些反應進行，例如：氧化姉族化合物 ，以铈氧化物（可以爲如頂層之第一類儲.存氧氣組成物一 般的鬆粒型）較佳，或爲與第一類鉑族金屬成份緊密接觸 的儲存氧氣成份。此種緊密接觸可利用溶液注入方式將儲 存氧氣之成份注入鉑族金屬成份中。 本發明所製造的催化性物品可用來促進化學反應，例 如：還原反應、甲烷化反應和尤其是碳質材料的氧化反應 ’例如：一氧化碳、碳氫化合物 '含氧之有機化合物等， 以產生含氧重量百分比高的分子，例如：中間氧化生成物 '二氧化碳及水•後兩者以環保觀念視之均爲相對無害的 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) ,11 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公嫠） -63- Γ 442324 Α7 Β7 經濟部中央標準局—工消費合作社印製 五、發明说明（61 ) 材料。催化性組成物有助於去除氣態排氣流中未燃燒或燃 燒不完全的碳質燃料成份，例如：一氧化碳、碳氫化合物 和中間氧化生成物（基本上含有碳、氫和氧或一氧化氮） 。雖然部份氧化或還原反應可在相當低的溫度下發生*不 過多數反應是在昇高的溫度下進行，例如至少約1 5 0°C ，以約2 0 0° — 9 0 0°C較佳，而通常是使用汽相原料。 以氧化反應處理的材料一般含有碳，因此也可稱爲碳質， 無論其是否爲有機物或無機物β催化劑因此可用來促進碳 氫化合物、含氧氣有機成份及一氧化碳的氧化反應，以及 一氧化氮的還原反應。這些型態的材料可能由燃燒碳質燃 料而出現在廢氣中*同時催化劑也可用來促進此種氣流中 的材料氧化或還原。使用碳氫化合物燃料的內燃機所產生 的排氣，和·其它廢氣，均可與部份氣流中出現的催化劑及 氧分子接觸而氧化|或是也可以空氣或其它想用的型式（ 其氧氣濃度可高可低）加入。氧化反應的生成物中氧對碳 的重量比較之待氧化的原料材料中的氧對碳的重量比高。 此種反應系統有很多已是專業技藝中所習知的。 上述含金屬基質及催化劑之物品特別有應用價値，其 中此催化劑是設計是用來催化與污染物（例如一氧化碳及 碳氫化合物）間之反應，並且降低小型引擎散發廢氣中一 氧化氮之含韋。 本發明之催化性金屬板特別適用於小型引擎。小型引 擎指引擎排氣量小於大約5 0立方公分者，以小於3 5立 方公分較佳。因爲此引擎是應用在輕型引擎上（包括手提 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (谇先»讀背面之注意事項再填寫本頁) -ΤΓ -64- Γ 442 324_B7 _ 五、發明説明（） 62 式引擎），所以包括觸媒轉換器在內的簡單輕便型引擎相 關裝備就顯得非常重要》此應用中，金屬表面之催化性相 對的低而流動速率非常高，廢氣之流動速率介於 50，000至1 ，000，000空間/小時之速度。 因此催化劑在塗覆後必須有高活性及穩定性。 本發明之金屬基質包括大的引擎歧管表面及排氣管表 面塗層。較小排氣量之引擎及消音器成份亦可用此進行催 化性反應。因爲催化性氧化的結果會使金屬變得太熱而無 法碰觸，催化·反應宜在排氣系統內部之金屬表面進行，而 非暴露於外表面《因此所使用的成份宜位於消音器之內， 例如：用穿孔的緩衝板金屬板提供機會來催化廢氣•而不 再另外增加組件的硬體設備《使用排氣系統即有之成份來 催化污染源對使用者而言不會感受到引擎總重增加。 經濟部中央標準局員工消費合作杜印策 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明包括之商用物品包含引擎及排氣系統，其中排 氣系統由本發明之催化性金屬板組成。本物品尤其適用於 小型引擎，例如：鍊鋸、割草機、機車、機動船引擎、發 電機、細繩割草機等。參考圖2- 8後，熟悉此技藝的專 業人士對本發明之物品就會有所了解。圖2展示的是與引 擎附件3 4 (可選自鍊鋸、割草機、機車、發電機、細繩 割草機等、摩托船船外的發動機等）互相連結的引擎3 2 。連結在引擎和引擎附件3 4之間的是一個適用的傳動機 械3 6。引擎包括一個空氣入口3 8，排氣口 4 0和排氣 系統通常以參照字4 2代表來展示。排氣系統可包括排氣 引擎管線4 4或排氣歧管（未顯示），接通排氣口和消音 本紙張_尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公漦) " -65- 經濟部中夾橾準局負工消費合作社印製 ? 442 324 A7 _B7五、發明説明（Μ ) 63 器4 6。消音器的入口 4 8和排氣口彼此以排氣管5 2連 結。通常消音器4 6含有金屬板或緩衝板。在本發明的圖 2中顯示一個穿孔式金屬板5 4。圖3中此穿孔式金屬板 由緩衝扳5 6及5 8取代。穿孔式金屬板和緩衝板可包含 本發明的催化性金屬基質。圖4 - 8展示特定金屬板的具 體實施例，可將其加以催化性並和排氣口 4 0排出之廢氣 接觸。 如圖4和4Α所示，金屬板6 0含有多處通口或孔洞 6 2 ，可供含有待催化反應的成份之氣體通過。金屬基質 無需爲平面式但可爲圖5中所展平的三度空間型式（其中 展示著成波狀的金屬板6 4)。圖6 — 8展示的金屬板上 有穿孔且在穿孔處彎曲以造成不同型態的葉片，如此則能 使途經此處·的氣體與金屬催化性基質表面之間的接觸加強 ，而提高催化性轉化反應的效率。圖6展示的金屬板6 6 具有多個狹縫6 8，其中狹縫兩端或一端邊緣部份的金屬 是朝著與金屬板6 8相反的方向彎曲，引起凹穴7 0。圖 7和7Α展示一種金屬板7 2，其中長方形洞口 7 4是打 在金靥板上。不過洞只有打一部份，而洞所在處的金屬板 是以葉片7 6的型式向相反的方向彎曲。圖7和7Α所示 的另一個金屬板的具體實施例如圖和8 Α所示，其金屬板 7 8上有多虜的孔洞8 0，其中上有若干個金屬板上的洞 口處仍連接在舸緣處以形成狹縫8 2 (上有至少兩個以上 的百葉片84)。本發明之金屬板係以金屬製較佳，其型 態如上述所言有氧化鋁表面，其上支撐著催化劑，另一個 {请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） •66- H42 3 24 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 五、發明説明（） 64 較佳具體實施例中則更進一步的包括一層束縛層，介於氧 化鋁基質表面和催化劑層之間。 本發明將用下列之實施例作進一步的說明，而非限制 本發明之範圍。 實施例1 將催化劑組成物製備成束縛層或基底塗層。首先將此 組成物形成含3 5%之氧化鋁淤漿，其粒度介於5至 1 00微米之間，表面積爲1 50m2/g，並使用2重量 百分比的（依據Z r 〇2)乙酸氧化锆（含1 4重量百分比 的乙酸）作爲結合劑。此淤漿經球磨機硏磨2 4小時後經 荷氏（Horiba )雷射粒度分析儀檢測，9 0%之顆粒其粒度 小於4微米。金屬板的設計示於圓4。此金屬板是3 0密 耳（mi 1 ，千分之一吋）厚。此金屬板表面用30至 1 0 0網線之氧化鋁顆粒噴沙，使之粗糙。接著將此金屬 板於9 8 °C下加熱2小時以形成氧化鋁表面。此組成物含 鐵及大約20 . 4%鉻、5 2%鋁、大約0 · 20%姉 、大約0.078%碳、大約0.20%二氧化矽、約 0 · 3%以下之錳及至多0 · 020%之磷及至多 0 . 0 0 5 % 之硫。 將氧化鋁束縛塗層淤漿組成物塗在金屬板表面上以形 成一層5 0 v厚之塗層，於2 5 °C空氣中緩慢乾燥約 0 . 5小時。塗覆上的氧化鋁面板在5 2 5 °C下煆燒二小 時後，將氧化鋁束縛層結合至面板表面。 <請先閲饋背面之注意Ϋ項再填寫本頁) -* 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS) A4規格（2丨0X297公釐） -67- ? 442324 苫 五、發明説明（） - 65 將含4 0%固體之淤漿塗成兩層催化劑塗層。其底部 塗層（不含貴重金靥）含有1 3 . 5%重量之氧化铈（ (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 0%) /氧化锆（7 5%) /氧化鈸（5%)的合成物 ，1 7 . 3%重量之氧化铈、61 . 5%重量之r氧化鋁 ，其表面積爲1 5 0m2/g，含3 . 9%重量之氧化鑭及 3 . 4 8重量之氧化鉻。此組成中加入足量之貴重金屬’ 使底層含0 . 17mg/i η2之鉑成份、0 . 85mg/ i η2之鈀成份及〇 . 〇5mg/i η2之铑成份，貴重金 屬成份以金屬爲底質。此底層之負載大約是0 . 6 g/ 1 η 2。此底層之耐火氧化物的粒度大約是7微米。 頂層或第二類層的組成物含有43·2%重量百分比 的r氧化鋁（其表面積爲1 50m2/g) · 41 * 5重量 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 百分比的第.二類r氧化鋁（相同表面積，但有較大的巨孔 隙度，用總孔隙體積，cc/g表示），較低孔隙之材料 其孔隙體積爲0 . 4 6 2 c c/g，而較高材料孔隙之材 料其孔隙體積爲0 . 9 89 c c/g，0 . 3重量百分比 的氧化銨、0 . 6重量百分比的氧化鑭、2 . 9%重量百 分比的氧化铈、（氧化铈係使用溶入淤漿的形式引入）、 3 . 2重量百分比的氧化鋇、0 . 3重量百分比的氧化緦 、2 . 9重量百分比的氧化锆及5 . 1重量百分比的回收 的催化劑組成物。此組成物含足量的貴重金屬以形成 1 . lmg/i η2的銷成份、0 . 6〇mg/i η2的鈀 成份及0 . 45mg/i η2之鍺成份，貴重金屬以金屬爲 底質。頂層之負載約1 . 5g/i η2。頂部塗層之耐火氧 本紙張尺度適用中國國家標率< CNS ) Α4規格（210X297公釐） -68- 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 ^ 442 324 A7 _B7________五、發明説明（） 66 化物的粒度約1 2微米。頂層使用較大孔隙之氧化鋁以增 加頂層的孔隙度並提昇外表面的抗中毒性。 底部塗層的耐火氧化物之粒度是7微米|而頂部塗層 的耐火氧化物之粒度是12微米。 實施例2 以與實施例1相同的鋼鐵組成物製成一種供小型引擎 用的帶塗層之金屬板。此金屬板經加壓形成如圖1 7之最 終形狀。該金'屬板的乾淨表面如圖9 A及9 B顯微照片所 示。此金饜板首先用3 0至1 0 0網線之氧化鋁噴沙，淸 潔表面並產生不規則化的的粗糙表面。此表面之顯微照片 如圖1 0A及1 0B »然後將此金屬板於980 °C下煆燒 ，產生氧化錦結合層。經電子分散光譜（EDS )作表面 分析後顯示，金屬中原來主要的鐵、鉻及鋁以及表面組成 物在噴沙處理下並未作顯著的改變。表面加熱主要是覆蓋 上一層鋁，因此顯示金屬內之氧化鋁移至表面，形成保護 及結合層。顯微照片示於圖1 1A及1 2B，而EDS的 結果不於圖1 5_ 1 6。 氧化鋁束縛層由含A氧化鋁之組成物經噴灑至金屬板 後形成。此束縛塗層上先噴上一層涵蓋金屬板兩面的均勻 薄層。此束縛塗層乾燥後重約0 . 5公克，而厚度約弓0 微米。此金屬板之表面積爲1 8平方英吋而每一後續噴灑 步驟乾燥後得到之重量爲0.35公克。接著噴灑上第二 類層的束縛塗層，並於室溫下乾燥，使每片之束縛塗層總 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210Χ25Π公釐） " -69- {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局肩工消费合作杜印製 t 442 324 A7 __B7_五、發明説明（） 67 共得到之重量約爲0 .. 5公克。乾燥後在5 2 5 ΐ下煆燒 二小時，以便將束縛塗層固定於金饜板。束縛層的顯微照 片示於圖1 2A及1 2B。冷卻此金屬板並塗覆一層底層 氧化之催化劑。此底層催化劑組成物和實施例1中使用者 相同。此催化劑組成物之鉑對鈀之比例是1 : 1 0。此組 成物噴灑至金屬板後於室溫下乾燥。將額外之底層催化劑 塗層噴灑至金屬板後於室溫下乾燥。重覆此噴灑及乾燥循 環直至此底部催化劑層之濕重約0·7公克爲止。底部催 化劑層之氧化催化劑塗佈完成後，將其在5 2 5 °C下煆燒 二小時。底部塗層之顯微照片示於圖1 3 A及1 3 B。頂 層催化劑組成物和實施例1之頂層的組成相同1並用相同 的技藝重覆噴灑及乾燥金屬板，直到每一噴灑步驟之乾重 大約是0 . 3 5公克爲止《此頂部塗層之目標濕重是 1 . 5公克。將此最終之催化劑塗層金屬板在5 2 5 °C下 煆燒二小時。在塗上一半預定重量之頂部塗層後，實施例 金屬板即已塗覆。此頂部塗層示於圖1 4。 圖9 A及9 B是顯微照片，該照片說明原始金屬板之 表面。圖1 0A及1 0B是顯微照片，該照片展示經3 0 至1 0 0網線氧化鋁噴沙後之金屬板。經觀察後得知金屬 板表面在噴沙後顯著的較爲粗糙。噴沙後在表面發現一層 氧化鋁，能保護並結合洗滌底漆。對照組之顯微照片示於 圖1 1A及1 1B，該圖顯示煆燒後之粗糙表面。圖 1 2 A及1 2 B是顯微照片，該照片說明束縛塗層緊密的 結合至金屬板而此束縛塗層具有孔隙。圖1 3及1 4分別 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） {讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -70- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 S 442 32 4 A7 B7 五、發明説明（。。） 68 是煆燒的底部及頂部塗層。若底部塗層及頂部塗層組成物 是更具孔隙度的薄層則和洗滌底漆層間之結合會非常緊密 ，此塗覆製程和洗滌底漆間能達成良好之結合。此束縛塗 層之乾重爲0·5公克而厚度約80微米。底部之催化塗 層之乾重爲0 . 7 5公克而厚度約8 0微米’此頂部塗層 之乾重爲1.5公克而厚度約160微米。 實施例3 製備兩種有塗層的金屬板催化劑樣品，並且評估經引 擎老化後樣品的活性。結果顯示，新鮮及老化的樣品其活 性均令人滿意。兩種穿孔式金屬板（示於圖4 )先用3 0 - 1 0 0網線大小的氧化鋁噴沙槍處理|以增加表面的粗 糙性。此金屬板接著在9 5 0 t下煆燒二小時。此金屬板 冷卻至室溫後用油漆刷將含氧化鋁（其表面積爲1 5 0 m 3 / g ’而9 0 %之顆粒粒度小於5微米）之薄層形成束 縛層。此氧化鋁束縛塗層乾燥後。用下文中將提及的一種 底層催化劑塗覆組成物塗覆。金屬板1原重32.84公 克。再加上0 . 353公克之束縛塗層，〇 . 75公克之 底部催化塗層及1 . 5 2公克之頂部催化塗層，總共附加 上2 . 80公克之塗佈材料。金屬板2原重31 . 77公 克。再加上Q . 49公克之頂部塗層、〇 . 68公克之底 部催化塗層及4 . 3 0公克之頂部催化塗層，總共附加上 5 · 47公克之塗佈材料^金屬板1及2之厚度分別爲 2 9 0及5 5 0微米。將一種淤漿形成之束縛塗層（含 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS 格（210X297公康) ：---------』______丁______ -- {請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) -71 - s 442324 五、發明説明（69) i 5 〇m2/g之氧化鋁粉末）與1 4%之乙酸及去離子水 混合，形成一種含大約5 0%固體之淤漿’接著將此淤黎 硏磨2 4小時使其平均粒度降低至約9 0%之顆粒小於 3 . 8微米。接著將此淤漿稀釋至含3 5%重量之固體並 用油漆刷刷至金屬板1 β然後將此塗覆的金屬板在4 5 0 。(：下煆燒2小時。 底部及頂部催化劑塗層組成物由四種貴重金屬熔塊粉 未製成。熔塊1用40 7公克之氧化鋁，其粒度約1 5 0 製成。其製法如下，混合8 3 . 3 5公克之硝酸鈀 及2 1 1 . 5 5公克之硝酸鑭及2 2 5公克之去離子水。 將此貴重金屬溶液中注入4 7 0公克之氧化鋁粉未。再加 入1 0 . 1 2公克之鉑胺化合物，用39 . 46公克之去 離子水稀釋.並注入含鈀及鑭之粉末。粉末在4 5 0 °C下煆 燒2小時。熔塊1中之氧化鋁含4 . 2%重量之Pd、 0.4 %重量之P t 。 經濟部中央標窣局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 熔塊2用249.8公克之氧化鈽及220公克之氧 化锆製備。將1 1 · 2公克之鉑胺化合物溶於70 . 36 公克之去離子水中。將含19.30公克之硝酸铑及 43 . 6公克去離子水之稀釋溶液注入含鉑之粉末。此熔 塊在4 5 0 °C下煆燒2小時。熔塊2中之鈽锆合成物含 0.4%重量之Pt及0.4%重量之Rh。 熔塊3使用氧化鋁混合物製成，其表面積爲1 5 0 m2/g混合160 . 4公克之氧化鋁，其表面積爲160 m2/g而孔隙體積約1.〇cc/g。其製法如下*加入 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4坑格（210X297公釐） -72- 442 324 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明（7()) 2 9 . 4 6公克之鉑胺溶液及1 8 8公克之去離子水。將 含247公克之硝酸铑於106公克之去離子水注入含 鉑之氧化鋁粉末》然後將熔塊3在9 5 0 °C下煆燒2小時 。熔塊3中之氧化鋁含1 . 4%重量之P t及0 . 6%重 量之R h。 熔塊4用2 3 6公克之氧化鋁製成，其表面積爲 1 6〇m2/g而孔隙體積爲1 · 〇c c/g *此時將 1 6 . 5 3公克之硝酸緦晶體溶於1 5 9 . 1 3公克之硝 酸鈀溶液。加入硝酸鑭至2 6 5公克，然後加入硝酸铈至 475公克，加入乙酸鲒至554.35公克。將300 公克之溶液注入氧化鋁粉末。混合物在8 0 0°C下煆燒2 小時。將1.42公克之鉑胺溶於265公克之去離子水 並注入含緦、鈀、鑭、铈及锆之溶液。最後混合物在 800 r下煆燒2小時。熔塊4中之氧化鋁含0 . 5%重 量之Pt及4 · 8%重量之Pd，其表面積爲160m2/ g而孔隙體積爲l.〇cc/g。 底部塗層是用球型碾磨之熔塊1及2與乙酸姉及乙酸 锆溶液形成之洗滌底漆淤漿製備而成，其平均粒度約8微 米。將此淤漿用油漆刷塗佈於含束縛塗層之上述金屬板1 並且在4 5 0 °C下煆燒2小時。熔塊3及熔塊4分別硏磨 以降低其平序粒度至9 0%之顆粒大約爲1 2微米。製備 頂部塗層催化的洗滌底漆淤漿，是混合此二淤漿並用油漆 刷塗佈至金屬板。此頂部塗層催化劑洗滌底漆在獲得最終 負載之前至少塗佈兩次°此塗覆的金屬板在4 5 0°C下瑕 ----------A------訂------東 (請先閲讀背面之注意事項具填寫本頁) 本紙張尺度通用中國國家標率（CNS M4规格（210X297公釐） -73- 442324 a? ____B7_ 五、發明説明（71 ) 燒2小時。此底部塗層及頂部塗層依上述之方法塗佈至金 屬板1及2。金屬扳1上之洗滌底漆總量包括〇 . 〇1 5 公克之鉑、0 . 015公克之鈀及0 . 0064公克之铑 。金屬板1經剪草機引擎於老化循環負載下操作4 0 0小 時後使之老化"結果列於表1 。消耗之燃料用公克/小時 表示而金爾板1轉換碳氫化合物、一氧化碳及N〇x之結果 列於1。 -----------士衣------訂------朿-- (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本I) 經濟部中央標準局負工消费合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4规格（210X297公釐） -74- t 442 324 五、發明说明（ 表1 A7 B7 72 基線 消耗之燃料@ 500g/小時 P4金屬板 〇小時400小時 P6金屬板 基線 0小時 HC I35(g/kwh) 45% 30% 125 40% CO 175 40% 54% 130 3.8% NO, 1.80 0% -67% 1.7 18% 消耗之燃料@ 550g/小時 HC 155 (g/kwh) 39% 23% 140 36% CO 350 14% 36% 275 -11% Να 0.8 38% 25% 1.1 64.% 消耗之燃料@ 600 g/小時 HC 175 (g/kwh) 29% 14% 155 29% CO 460 0% 10% 400 0% NO、 0.3 33% 0% 0.6 50% (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁)

*1T - 經濟部中央揉準局員工消费合作杜印髮 實施例4 用於排氣系統消音器之金屬板的形狀大致上是長方形 ，大約是4 0毫米長約6 4毫米寬，其厚度約〇 . 7 5毫 米而其多重的狹縫形式示於圖1 7。此組成物含鐵及約 20 . 4%之鉻、5 . 2%之鋁、約0 . 20%之铈、.約 0 · 0 7 8 %之碳、約0 · 2 0 %之二氧化矽、少於約 0 . 3%之錳及至多0 _ 0 2 0%之磷及至多約 0 . 005%之硫。金屬板之總面積約1 00平方公分（ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -75- 經濟部中央標隼局員工消费合作社印製 f 442 324 β7五、發明説明（73) - 包括兩面）。此金屬板用噴沙去除表面污染物並增加表面 之粗糙性。此金屬板在空氣，9 8 0 °C下加熱一小時後形 成鋁的表層。 用於實施例4之金屬板的催化劑含束縛塗層、底部催 化劑塗層及頂部催化劑塗層。束縛塗層組成物之淤漿含細 微的氧化鋁190%顆粒之粒度小於5微米而用乙酸稀釋 (重量之1 4%)後塗覆於噴沙的金屬板1在空氣中、 5 2 5°C下煆燒一小時。束縛塗層厚約5 0微米，而金屬 板之總束縛塗層的重童爲0 . 5公克。此金屬板示於圖 2 3° 底部塗層含1 3 . 9重量百分比的氧化姉氧化錯合成 物、17 . 3%之氣化铈、61 . 5%之氧化鋁（其表面 積約150_m3/g) 、3 . 9%之氧化鑭、3 · 4之氧化 锆。以氧化鋁作爲支撐此貴重金屬化合物的材料，而較佳 的支撐此貴重金屬的鋁顆粒其9 0%之顆粒粒度小於約8 微米。此底部塗層可由兩種淤漿提供。第一類淤漿含鉑及 铑並和氧化铈锆合成物混合|將氧化铈注入含7 0%的鉑 及3 0%的铑之液體溶液。依序先注入鉑、加入乙酸、铑 1加入水，使鉑铑氧化铈氧化锆鈽混合物之固體含4 5% 。第二類淤漿含鈀及鉑與氧化鋁，製備的方法是將鈀注入 氧化鋁中然f加入鉑。用8 0 %之注入液體積混合硝酸鈀 與硝酸鑭。然後注入2 0 %注入液體積之鉑。鈀/鉑注入 之氧化物中加入水後其固體含量佔4 5%，並且硏磨至 9 0%之顆粒小於1 0微米。混合淤漿後將其硏磨至顆粒 ---„--------Λ------1Τ {請先閲讀背面之注意事項再填寫本f ) 本纸張尺度適用中囤國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -76- 442324 A7 B7 五、發明説明（ 74 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 小於6微米。用上述之方法製備底部塗層淤漿，並在上述 之金屬板兩面每片塗覆約0.7公克總乾重之淤漿。底部 塗層的部份是在1 2 0°C下將9 0%之顆粒乾燥。在 5 2 5 °C下煆燒大約至少1 0分鐘。 較佳的頂部塗層含4 3 · 2%之氧化鋁，其表面積爲 1 50m2/g，41 . 5%之氧化鋁，其表面積爲1 60 m2/g、0 · 3%之氧化銨、0 . 6%之氧化鑭' 2 . 9 %之氧化姉，3 · 2之鋇氧化物、0 . 3 %之緦氧化物、 2 . 9%之氧化鈷及5 · 1%具上述量之組成物回收廢物 。頂部塗層含1 . 1 lmg/i η2之鉑、〇 . 45mg/ 1 η2之铑及0 . 60mg/i η2之鈀。 頂部塗層能用四種分離、不同的淤漿混合製備。第一 類淤漿是鉑及鍺之氧化鋁混合物，其粒度約1 5 0m2/g 含6 0重量百分比的氧化鋁，其孔隙體積爲0 . 4 6 2 c c/g而另外4 0重量百分比（總氧化鋁）的氧化鋁， 其孔隙體積爲0 . 989 c c/g，然後注入含70%之 鉑及3 0%之铑的液體溶液。依序先注入鉑、加入乙酸、 铑。加入水使鉑鍺氧化物混合物之固體含4 5%並且將其 硏磨至9 0%之顆粒小於1 0微米。第二淤漿含鈀及鈾之 氧化鋁混合物，氧化鋁有兩種型式1 6 0 %之氧化鋁爲 4 外ο 另. - g"爲 /.約 2 積 m體 ο 隙 5 孔 1 其 爲 鋁 化 氧 之 % 6 m

注 鈀 持 ΜΠ 是 法 方 的 備 製 其 ο S \ C C 注鋁 之化 % 氧 ο 種 8 兩 至之 釋述 稀上 水入 用加 鈀慢 酸慢 硝內 將鐘 先分 = 5 鉑 1 入在 加後 後然 然 ’ 鋁積 化體 氧液 入入 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS 規格（210X2?7公釐） - ^1 - - I — n « I .^1 I n n T (請先閱讀背面之注^^項再填寫本頁) -77- 經濟部中央標率局®; Η消費合作社印製 f 442 324 A7 ________B7____ 五、發明説明（75 ) 混合物。注入含2 0%注入液體積之鉑。含硝酸鈸、硝酸 鑭、硝酸緦及硝酸鈽之混合物與鈀和鉑混合物混合後加入 含氫氧化鋇、乙酸锆及乙酸铈之乙酸溶液之第三種淤漿混 合形成一種均勻的淤漿混合物。將此淤漿硏磨至9 0%之 顆粒小於1 0微米。選擇性的將回收之頂部塗層催化組成 物的第四種淤漿用稀釋的乙酸（pH約4 . 5 )硏磨至粒 度小於8微米。 接著將含底部塗層淤漿之金屬板，塗覆上述之頂部塗 層淤漿直至每片1 . 5公克之乾重爲止。頂部塗層塗覆的 金屬片在空氣中、1 2 0°C下乾燥至9 0%的程度，接著 在5 2 5 °C下煆燒至少1 0分鐘。 (請先閲讀背面之注意事項再填w本頁) ^" 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -78-

Claims (1)

1. A8 B8 C8 442324 τ、申請專利範圍 附件-(A):第86 1 1 75 96號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國90年4月修正 1 . 一種用於處理氣體以降低污染物之催化性金屬基 質，其包含： 金屬基質，該.基質表面含有至少一種選自氧化鋁及稀 土金屬氧化物的金屬氧化物： 催化劑，其含有至少一層催化劑層，該催化劑層有外 催化劑層表面，該催化劑層支撐在基質表面上；此催化劑 含有至少一種催化活性顆粒材料，其中催化劑層含有至少 二層，而其外催化劑層表面含有由催化活性顆粒材料組成 的附聚物； 其中催化性活性材料含有至少一種貴重金屬成份及至 少一種耐火成份； 其中位於外催化劑層表面之附聚物其平均直徑介於 20至200微米之間；及 其中位於外催化劑層表面之附聚物彼此黏附形成凸峰 ，大小介於2 0至5 0 0微米之間。 2 .如申請專利範圍第1項之催化性金屬基質，其中 催化劑含有至少二種耐火成份’包括第一類耐火成份及第 二類耐火成份，其中第二類耐火的氧化物之平均粒度大於 第一成份之平均粒度。 3.—種用於處理氣體以降低污染物之催化性金屬基 本紙張尺度適用中國國家標準（C!N'S)A4規格（210 X 297公釐） -I I I I I I — — — — — --------*---— —---/A (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員Η消費合作祍印製 A8 B8 C8 D8 442324 六、申請專利範圍 質，其包含： 金屬基質，該基質表面含有至少一種選自氧化鋁及稀 土金屬氧化物的金屬氧化物； 催化劑，其含有至少一層催化劑層1該催化劑層有外 催化劑層表面’該催化劑層支撐在基質表面上；此催化劑 含有： 至少一種貴重金屬成份； 至少一種第一類耐火成份； 至少一種第二類耐火成份，其中第二類耐火成份之平 均粒度大於第一類耐火成份之平均粒度’ 其中此催化劑含有至少一種催化劑層，此催化劑層包 括兩部位（底部及頂部）’底部在頂部及基質表面之間’ 並且所含有的第一類耐火成份介於5 0至1 0 0重量百分 比（以第一及第二類耐火成份之總量計算），而頂部所含 有的第二類耐火成份介於5 0至1 0 〇重量百分比（以第 一及第二類耐火成份之總量計算），及 其中該至少一種貴重金屬成份包括： 在底部含有至少一種第一類貴重金屬成份，且 在頂部含有至少一種第二類貴重金屬成份= 4 .如申請專利範圍第3項之催化性金屬基質，其中 催化劑含有至少兩層催化劑層（底層及頂層），底層位於 頂層與基質表面之間’其所含有的第一類耐火成份介於 5 0至1 0 〇重量百分比（以第一及第二類耐火成份之總 量計算），而頂層所含有的第二類耐火成份介於5 0至 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公愛)^ m m n· ^^1 ^^1 ^^1 ^^1 fn HI，-i * 41* ΨΨΛ D a^i I ^^1 ^^1 ^^1 ^^1 ^^1 ^^1 f/ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印*'1^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 ί 442324 滢 _ __D8_ _ 六、申請專利範圍 1 0 0重量百分比（以第一及第二類耐火成份之總量計舞: )° 5 ·如申請專利範園第4項之催化性金屬基質’其中 該至少一種貴重金屬成份含有 在底層含有至少一種第一類貴重金屬成份’且 在頂層含有至少一種第二類貴重金屬成份° 6 .如申請專利範圍第3或4項之催化性金屬基質… 其另外含有束縛層，此束縛層介於基質表面及催化劑之間 ，在鄰接基質表面處含有耐火性金屬化合物。 7 . —種用於處理氣體以降低污染物之催化性金屬_ 質，其包含-‘ 金屬基質，該基質之表面至少含有一種選自氧化纟呂& 稀土金屬氧化物之金屬氧化物； 束縛層，該束縛層在鄰接基質表面處含有耐火性金》 化合物； 催化劑，此催化劑層含有至少一層催化劑層表面’此 催化劑層支撐在基質表面上，而束縛層則介於基質表面與 催化劑之間，此催化劑含有： 至少一種貴重金屬成份及至少•種第一類耐火成份’其中 第一類耐火成份的平均粒度大於束縛層耐火性金屬化合物 的平均粒度； 其中此催化劑層含有至少兩層.催化劑層，而外催化劑 層表面含有附聚物，附聚物係由至少一種耐火性顆粒成份 組成； t請先聞讀背面之注意事項存填寫本頁> ----I---訂--------- 本紙張尺度適用中围國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1' /142 32 4_g _ 六、申請專利範圍 其中外催化劑層表面上之附聚物的平均直徑介於2 0 至200微米之間；及 其中外催化劑層表面上之附聚物相互黏附形成凸峰， 大小介於2 0至5 0 0微米之間。 8 .如申請專利範圍第1、3或7項之催化性金屬基 質，其中此基質表面是粗糙基質表面。 9 .如申請專利範圍第1、3或7項之催化性金屬基 質|其中此金屬氧化物是氧化鋁。 1 0 . —種用以製備供處理氣體以降低污染物之催化 性金屬基質的方法，該方法含有下列步驟： 在基質的基質表面上沉積著至少含有兩層的催化劑以 便形成催化劑層，此基質表面含有至少一種金屬氧化物’ 係由氧化鋁及稀土金屬氧化物中選出，而此催化劑含有至 少一種催化性活性顆粒材料> 其中形成至少兩層沉積層的步驟並另外再將催化劑淤 漿水溶液沉積成層，使各層形成組成物’各組成物之液體 含量少於起始濕度，且其後各層均重覆此步驟， 其中各層之沉積步驟包括噴灑淤漿， 其中該方法另外包含在沈積後續層之前均先將各層進 行乾燥，及 其中此催化性活性材料含有 至少一種貴重金屬成份；及 至少一種第一類耐火成份u 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之方法’其中催化劑 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · ^1 ^1 ^1 ΐ TJt Γ—^&J， I I n «^1 n · A8 B8 C8 D8 442324 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 含有至少兩種耐火成份，包括第一類耐火成份及第二類耐 火成份，其中此第二類耐火性氧化物成份的平均粒度大於 第一類耐火成份之平均粒度。 1 2 ·如申請專利範圍第1 〇項之方法，其中各層均 含有相同之催化劑組成物。 1 3 .如申請專利範圍第1 〇項之方法，其中各層含 有不同之催化劑組成物。 1 4 .如申請專利範圍第1 〇項之方法，其中至少有 兩層催化劑層。 1 5 . —種用以製備供處理氣體以降低污染物之催化 性金屬基質的方法，其包括以下步驟： 形成一 化鋁及稀土 至少形 劑包括： 種基質表面，該基質表面含有至少一種選自氧 金屬氧化物的金屬氧化物； 成一層支撐在基質表面上的催化劑層，此催化 至少一種貴重金屬成份： 至少一種第一類耐火成份 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 至少一種第二類耐火成份，其中第二類耐火成份的平 第一類耐火性成份的平均粒度； 催化劑含有至少一種催化劑層，此催化劑層包 底部及頂部），底部位於頂部及甚質表面之間 0至1 0 0重量百分比的（以第一及第二類耐 量計算）第一類耐火成份，頂部含有5 〇至 均粒度大於 其中此 括兩部位（ 並且含有5 火成份之總 1 0 0重量百分比的（以第一及第二類耐火成份之總量計 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 297公釐） Λ8 442324 § 六、申請專利範圍 算）第二類耐火成份； 其中至少一種的貴重金屬成份包括： 在底部含有至少一種第一類貴重金屬成份，且 在頂部含有至少一種第二類貴重金屬成份；及 該方法更包括以下之步驟： 形成至少一種第一類淤漿，該淤漿含有至少一種第一 類貴重金屬成份，其係支撐在該至少一種第一類耐火成份 上； 形成至少一種第二類淤漿，該淤漿含有至少一種第二 類貴重金屬成份，其係支撐在該至少一種第二類耐火成份 上；及 將該至少一種第一類淤漿及該至少一種第二類淤漿混 合以形成完全淤漿。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中更包括 束縛層之形成步驟，該束縛層介於基質表面及催化劑之間 ，並在鄰接著基質表面處含有一種耐火性金屬化合物。 1 7 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中更包括 形成至少兩層催化劑層（底層及頂層）之步驟，底層位於 頂層及基質表面之間，含有5 0至1 0 0重量百分比的（ 以第一及第二類耐火成份之總量計算）第一類耐火成份， 而頂層含有5 0至1 0 0重量百分比的（以第一及第二類 耐火成份之總量計算）第二類耐火成份。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項之方法，其中至少一 種貴重金屬成份包括： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*0衣 P 442324 i D8 六、申請專利範圍 在底部含有至少一種第一類貴重金屬成份，且 在頂部含有至少一種第二類貴重金屬成份。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之方法，其更包括以 下之步驟： 將至少一種第一類貴重金屬成份固著在至少一種第一 類耐火成份上：及 將至少一種第二類貴重金屬成份固著在至少一種第二 類耐火成份上。 2 0 .如申請專利範圍第1 5或1 7項之方法，其中 更包括束縛層之形成步驟，該束縛層介於基質表面及催化 劑之間，並在鄰接著基質表面處含有一種耐火性金屬化合 物。 2 1 · —種用以製備供處理氣體以降低污染物之催化 性金屬基質的方法，該方法包括以下步驟： 形成一種基質表面，該基質表面含有至少一種選自氧 化鋁及稀土金屬氧化物之金屬氧化物： 形成一種束縛層，該束縛層包括一種耐火性金屬化合 物，鄰近基質表.面； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 形成至少--種由基質表面支撐的催化劑層（束縛層介 於基質表面及催化劑層之間），此催化劑包括： 至少一種貴重金屬成份及至少一種第一類耐火成份， 其中第一類耐火成份的平均粒度大於束縛層中耐火性金屬 化合物之平均粒度； 其中更包括使基質表面糨化以形成粗縫基質表面之步 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 >= 297公釐） A8· B8 C8 D8 442 32 4 六、申請專利範圍 驟；及 其中此基質中的金屬合金內含氧化鋁，進一步的包括 將基質表面糙化的煆燒步驟，以形成含有氧化鋁層的基質 表面。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項之方法，其中該基質 表面f造化的方法包括表面噴沙。 2 3 .如申請專利範圍第2 1項之方法，其中該基質 表面糙化的方法包括以化學方法處理表面。 2 4 .如申請專利範圍第2 1項之方法，其中煆燒基 質之步驟在8 0 0 °C至1 1 〇 〇 t之間的溫度進行〇 . 5 小時至1 0 . 0小時。 2 5 .如申請專利範圍第1 〇或2 1項之方法，其中 進一步的包括將至少一種催化劑層煆燒的步驟。 2 6 .如申請專利範圍第2 5項之方法，其中進一步 的包括形成至少一層底層並予以瑕燒，接著再形成至少一 層頂層並予以煆燒。 2 7 .如申請專利範圍第1 0或1 4項之方法，其中 進-步的包括由下列選出至少一種材料加入催化劑的步驟 :至少一種稀土金屬成份：一種儲存氧氣之組成物；至少 一種安定劑；及一種含锆之化合物。 2 8 . —種用於處理氣體以降低污染物之方法，其含 有下列步驟： 將一種物品與氣體接觸1該氣體內含至少一種成份是 選自一氧化氮、一氧化碳及/或碳氫化合物’該物品含： 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -----!| 訂---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 t 442324 S C8 D8 六、申請專利範圍 一種金屬基質，其基質表面含有至少一種選自含氧化 鋁及稀土金屬的金屬氧化物； 一·種催化劑，含有至少一種催化劑層，其上有一個外 催化劑表層’此催化劑層支撐於基質表面上；此催化劑含 有至少一種催化性活性顆粒材料，其中此催化劑層含有至 少兩層，而外催化劑表層中含有由催化性活性顆粒材料所 組成之附聚物。 2 9 . —種用於處理氣體以降低污染物之方法，含有 下列步驟： 將一種物品與氣體接觸，該氣體內含至少一種成份是 選自一氧化氮、一氧化碳及/或碳氫化合物，該物品含： 一種金屬基質，金屬內含鐵及鋁，其基質表面內含至 少一種選自含氧化鋁及稀土金屬的金屬氧化物： 一種催化劑，內含至少一種支撐於基質表面上的催化 劑層，此催化劑內含： 至少一種貴重金屬成份； 至少一種第一類耐火性成份： 至少一種第二類耐火性成份，其中第二類耐火成份的 平均粒度大於第一類耐火成份的平均粒度。 3 0 ·—種用於處理氣體以降低污染物之方法’包括 下列步驟： 將一種物品與氣體接觸，該氣體內含至少一種成份是 選自一氧化氮、一氧化碳及/或碳氫化合物’該物品含： 一種金屬基質’金屬內含鐵及鋁’其基質表面內含至 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） f猜先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i I ---I I - ^ *1111111. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 S 442324 I D8 六、申請專利範圍 少一種選自含氧化鋁及稀土金屬的金屬氧化物： 一種束縛層，在鄰接基質表面處含有耐火性金屬化合 物； 一種催化劑，含有至少一種催化劑層（具有催化劑層 外表面），此催化劑層支撐於基質表面上（朿縛層則介於 基質表面及催化劑層之間），此催化劑含有： 至少一種貴重金屬成份及至少一種第一類耐火性成份 1其中第一耐火成份的平均粒度大於束縛層中耐火性金屬 化合物之平均粒度，及 其中第二類耐火成份的平均粒度至少比第一類耐火成 份的平均粒度小約1微米。 3 1 .如申請專利範圍第6項之催化性金屬基質，其 中第二類耐火成份的平均粒度至少比第一類耐火成份的平 均粒度小約2微米。 3 2 .如申請專利範園第3或5項之催化性金屬基質 ，其中有至少一種第一類貴重金屬成份及至少一種第二類 貴重金屬成份’含有至少一種其他貴重金屬成份所不含的 貴重金屬成份。 3 3 ·如申請專利範圍第3 2項之催化性金屬基質’ 其中至少一種第一類貴重金屬成份含鈀成份，而至少一種 第二類貴重金屬成份含铑成份。 3 4 .如申請專利範圍第3項之催化性金屬基質，其 中第〜及第二類耐火性成份可以相同或不同，此類化合物 選自二氧化矽、氧化鋁及二氧化鈦化合物。 本紙張尺度適用固家料（CNS)A4規格（no x 2g7公餐 rronr--' tr t— n tt n n 1^1 n > f— .^1 n I (請先閱讀背面之注意事項再填窵本頁) A8 B8 C3 D8 442324 六、申請專利範圍 3 5 .如申請專利範圍第3項之催化性金屬基質，其 中第一及第二類耐火性成份可以相同或不同，且爲選自氧 化鋁、二氧化矽、二氧化矽一氧化鋁、氧化鋁一矽酸鹽、 氧化鋁一氧化锆，氧化銘一氧化鉻、及氧化鋁一氧化鈽之 活化的化合物D 3 6 .如申請專利範圍第3 5項之催化性金屬基質， 其中第一及第二類耐火性成份是活化的氧化鋁。 3 7 .如申請專利範圍第1 5、1 7或1 8項之方法 ，其中有至少一種第一類貴重金屬成份及至少一種第二類 貴重金屬成份，含有至少一種其他貴重金屬成份所不含的 貴重金屬成份。 3 8 ·如申請專利範圍第3 7項之方法，其中至少一 種第一類貴重金屬成份含鈀成份，而至少一種第二類貴重 金屬成份含铑成份。 3 9 .如申請專利範圍第1 5或2 1項之方法，其中 第一及第二類耐火性成份可以相同或不同，此類化合物選 自二氧化矽、氧化鋁及二氧化鈦化合物。 4 0 ·如申請專利範圍第1 5或2 1項之方法，其中 第一及第二類耐火性成份可以相同或不同，且爲選自氧化 鋁，二氧化矽、二氧化矽一氧化鋁、氧化鋁-矽酸鹽，氧 化鋁-氧化錯、氧化鋁-氧化鉻、及氧化鋁一氧化铈之活 化的化合物。 4 1 .如申請專利範圔第4 0項之方法，其中第一及 第二類耐火性成份是活化的氧化鋁。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21CU 297公釐） <請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) ---- ---—訂 -----! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A& t 442324 B D8 六、申請專利範圍 4 2 ·如申請專利範圍第1、3或7項之催化性金屬 基質，其中組成物更進一步的含鎳或鐵成份11 4 3 如申請專利範圍第1、3或7項之催化性金屬 基質，其中組成物更進一步的含至少一種選自以下之成份 至少一種稀土金屬成份： 一種儲存氧氣之組成物； 至少一種第一類安定劑：及 一種含锆之化合物。 4 4 .如申請專利範圍第4 3項之催化性金屬基質’ 其中至少一種該稀土金屬成份是由鑭成份及钕成份中選出 〇 4 5 .如申請專利範圍第4 3項之催化性金屬基質， 其中儲存氧氣之成份是由鈽及鐯化合物中選出。 4 6 .如申請專利範圍第4 3項之催化性金屬基質1 其中的安定劑至少是一種鹼土金屬成份，源自下列金屬： 鎂、鋇、鈣及緦。 4 7 .如申請專利範圍第4 3項之催化性金屬基質， 其中該組成物並含有氧化鍩化合物及稀土氧化物的顆粒合 成物。 4 8 .如申請專利範圍第4 7項之催化性金屬基質， 其中稀土氧化物是氧化鈽並（選擇性的）再含有氧化鑭、 氧化钕及其混合物。 4 9 .如申請專利範圍第3或7項之催化性金屬基質 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 • H ^1 n n -I J1