JPH01135543A - モノリス型触媒の製造方法 - 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、ハニカム担体や３次元フオーム担体を用いた
モノリス型触媒であって、上流側部分に所定範囲で触媒
の未担持部を形成したモノリス型触媒の製造方法に関す
る。

この製造方法は、たとえば、自動車用内燃機関の排気系
に装着されるモノリス型触媒を製造するために利用され
る。

〔従来の技術〕

自動車の内燃機関の排気ガス浄化のために、排気系に酸
化触媒、酸化還元触媒（３元触媒）等のモノリス型触媒
が設けられている。このモノリス型触媒は、従来のベレ
ット型触媒に比べて、単位容積当たりの浄化性能が高く
、排気ガスの圧力損失が少なく、耐久性が高い等の優れ
た性能を備えている。このモノリス型触媒は、全体に均
一に触媒成分が担持されるが、排気ガス中に存在する鉛
、燐等の被毒物質がモノリス型触媒の上流側部分に集中
して付着する。そして、この被毒物質の付着した部分の
触媒が劣化して、触媒性能が低下するとともに上流側に
担持した触媒成分（Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属）が無
駄になる問題があった。これに対して、被毒物質の付着
する上流部分に触媒成分の非担持部分を設け、触媒成分
の無駄を無くす技術が見られる（たとえば、特公昭５９
−２５８５５号参照）。

この触媒成分の非担持部分を設けたモノリス型触媒を製
造するには、種々の方法が考えられるが、最も簡単な方
法としては、モノリス担体の上流側を上方に向けて非担
持部分を残して担持液内に浸漬し所定時間放置すること
により担持することが考えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上述の担持方法は、モノリス担体を垂直方向
に支持した状態で担持が行われるので、重力の影響でモ
ノリス担体の下方に行くほど触媒成分が多く担持される
。このように、触媒の分布が不均一であると、均一に担
持された場合に比べて触媒の浄化効率が低くなるという
問題がある。

これに対して、均一に担持する方法として、モノリス担
体を担持液の循環路の途中に複数個多層に配置して、担
持液をハニカムセル路を循環されることにより、均一に
担持する方赳がある（特公昭６０−１５３８３号）。

しかし、この方法では上流側に触媒の非担持部分を設け
ることができない。また、担持槽内に収容する担体を１
層のみとして、上流側のみを担持液面から出してポンプ
を正逆回転させることにより、担持液を移動させること
も考えられる。しかし、担持液の供給はポンプ循環によ
り行われるため、流量制御を精度良く行うことが困難で
あり、上流側の非担持領域を所定範囲に設定できない。

非担持領域が少ないと、その分触媒として使用される高
価な貴金属が無駄となる。その反対に非担持領域が多い
と、すなわち、担持領域が少ないと、所定の触媒性能が
得られないという問題が生じる。

したがって、本発明の目的は、上流側部分を除いて触媒
を担持してなるモノリス型触媒を製造するに当たって、
高い精度で触媒担持領域を設定可能とするとともに、均
一な触媒担持部分を形成することを特徴とするモノリス
型触媒の製造方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明のモノリス型触媒の製造方法は、上流側
部分を残して担持槽の上部に保持された担体に対して、
担持槽の底面を上下させて担持液面を移動させることを
特徴とする。

具体的には、本発明の構成は次の通りである。

なお、参考までに第１図における符号を付しである。

本発明は、内部に細孔（２２ｃ）を有する一体型の担体
（２２）にその上流側部分（２２ａ）を除いて触媒を担
持してなるモノリス型触媒を製造する方法である。

まず、担体（２２）を準備する。そして、その上流側を
上方に向けて担持槽（１２）の上部に担体を保持した状
態で、担持槽（１２）の底面（１６ａ）を上下に移動さ
せる。それにより、担体（２２）の上流側部分（２２ａ
）を残す位置までの間で担持液面を上昇および下降させ
て触媒を担持するものである。

〔作用〕

上述の本発明のモノリス型触媒の製造方法によれば、担
持槽（１２）の底面（１６ａ）が上部に位置する状態で
、担持液（２４）の液面が担体（２２）の上流側の非担
持部分（２２ａ）を残したところに位置する。また、担
持槽（１２）の底面（１６ａ）が下部に位置する状態で
、担持液（２４）の液面が担体（２２）の下部付近に位
置する。底面（１６ａ）は、これらの両位置間を上下に
移動して担持液面を上昇および下降させるので、担持液
（２４）と担体（２２）との接触度合いが高まり担持液
（２４）の濃度に偏りが少なくなり、均一な担持が可能
となる。また、上昇端における底面（１６ａ）と担持液
面の停止時期を同期させることが容易であり、触媒担持
領域を高精度で設定することができる。

〔実施例〕

（第１実施例） 次に、第１図に基づき、本発明にかかるモノリス型触媒
の製造方法の第１実施例を説明する。

本実施例は、担持液の移動にエアーバッグを持ちいたも
のである。

第１図は、担持装置の縦断面図である。

担持装置１０は、円筒状の容器１２で担持槽が構成され
る。容器１２の鉛直方向の中央部分より少し下側に内周
面に沿って支持枠１４が設けられている。支持枠１４よ
り下方の容器１２の底部１２ａには、エアーバッグ１６
が収容されている。

エアーバッグ１６は、ゴム（たとえば、ネオブレンゴム
）でできており、開口部１２ｃを介して容器１２の外の
切替バルブ１８に接続されている。

なお、エアーバッグ１６の底面１６ａは厚いゴム材でで
きており、両サイドは薄いゴム材でできている。これに
より、底面１６ａを平坦な状態でエアーバッグ１６を上
下することができる。

エアーバッグ１６の上面１６ａは、容器１２の底面を構
成することになる。

切替バルブ１８には、図示しないエアーポンプ等のエア
ー供給手段からのエアー供給管１８ａとエアー排出管１
８ｂが接続されている。

容器１２の支持枠１４の上方には、開口１２Ｃが形成さ
れている。バルブ２０の上方に配設した担持液タンク（
図示しない）からバルブ２０を介して開口１２ｃへ担持
液２４が供給されるように−なっている。

容器１２内の支持枠１４上にモノリス担体２２が載置さ
れる。モノリス担体２２は、コージェライト製のハニカ
ム構造体にアルミナスラリーを被覆したものを用いた。

ハニカム構造体は、直径が１０７鶴、長さ７８鶴、正方
形セルの密度が４００セル／１ｎｃｈ”の寸法のものを
用いた。アルミナスラリーは、活性アルミナ粉末、アル
ミナゾル、水を混合攪拌したものを用い、浸漬による被
覆後に乾燥、焼成を行った。

各成分の重量割合は、アルミナ粉末が４５れ％、アルミ
ナゾルが５ｗｔ％、水が５０−ｔ％であった。

次に、上述の担持装置１０を用い、上流側に触媒の非担
持部分を設けた触媒を担持する方法について説明する。

まず、支持枠１４にモノリス担体２２を載置して容器１
２内に収容した状態で、バルブ２０を開けて担持液タン
クから容器１２ｄ内に担持液２４を供給する。このとき
、切替バルブ１８は、エアー排出管１８ｂ側へ接続され
ており、エアーバッグ１６は、図上破線で示す位置にあ
る。担持液２４は、容器１２ａ内に所定量（４００ｃｃ
）供給され、バルブ２０が閉じられる。次に、切替バル
ブ１８をエアー供給管１８ａ側に切り替えて、エアー供
給源より２　ｋｇ＝／ｃｄのエアーをエアーバッグ１６
内に供給した。エアーが供給されると、エアーバッグ１
６の上面１６ａが担持液２４を上方に押し上げる。担持
液の液面が実線で示す位置になるまでエアーを供給した
。この上流側部分２２ａは、担体２２の長さの２５％と
した。担持液２４の供給につれて下流側部分２２ｂは、
そのセルの流路２２ｃを介して担持液２４が浸入してコ
ーディエライト材料の表面に被覆したアルミナ材料に触
媒成分が担持される。この担持液２４は、ジニトロジア
ンミン白金水溶液（Ｐ　ｔ　　（ＮＨ３）　ｚ　　（Ｎ
。

、）２〕を容器１２内へ４００　ｃｃ供給した。

そして１分後、切替バルブ１８をエアー排出管１８ｂ側
へ切り替え、担持液２４を容器１２ｄへ移し、セル２２
ｃ内の担持液２４を抜く。

この操作を担持液の最初の浸漬時点から２分後、５分後
、１０分後に繰り返して、合計３０間浸漬を行った。

浸漬終了後に容器１２よりモノリス担体２２を取り出し
て、乾燥（６０分間）行った。その後、４ｏｏｃｃの塩
化ロジウム水溶液（ＲｈＣｊ２．）を担持液として同様
の手順で浸漬、乾燥を行った。

その結果、担体容量ｌＩｔ当たり白金が１．０ｇ、ロジ
ウムが０．１ｇ担持されたモノリス触媒が得られた。

（第２実施例） 次に、第２図に基づき、本発明にかかるモノリス型触媒
の製造方法の第２実施例を説明する。

本実施例は、エアーバッグに代えてピストンを用いたも
のである。

第２図は、担持装置の縦断面図である。

なお、第１実施例の担持装置と共通の部材は、第１図の
対応符号を末尾に付した１００番台の符号とし、第２実
施例の特徴である部材は、２００番台の符号とした。

担持装置１００は、円筒状の容器１１２で担持槽が構成
される。開口１１２Ｃには、第１実施例と同じくバルブ
１２０を介して担持液１２４が供給される。支持枠１１
４より下方の容器１１２には、ピストン２００が設けら
れている。ピストン２００は、ロッド２０２が容器１１
２の底部１１２ａの穴２０４を貫通しており、穴２０４
に嵌合されたシール２０６により封止されている。ピス
トンの上面２ＱＯａは、容器１１２の底面を構成するこ
とになる。このピストン２００は、図示しないエアーシ
リンダによって上下方向の所定位置の間を往復動するよ
うにされている。

次に、上述の担持装置１００を用い、上流側に触媒の非
担持部分を設けた触媒を担持する方法について説明する
。

支持枠１１４にモノリス担体１２２を載置して容器１１
２内に収容した状態で、バルブ１２０を開けて担持液か
ら容器１１２内に担持液１２４を供給する。このとき、
エアーシリンダは後退端にあり、ピストン２００は、図
上破線で示す位置にある。担持液１２４は、容器１１２
ｄに供給され、バルブ１２０が閉じられる。

その後、エアーシリンダを前進端まで移動させてピスト
ン２００を図上実線で示す位置まで上昇させる。これに
より、ピストン２００の底面２００ａが図上実線で示す
位置まで担持液１２４を上方に押し上げられ、担体１２
２が担持液１２４に浸漬される。

これらの操作は、第１実施例と同じサイクルで繰り返し
た。なお、モノリス担体１２２は、第１実施例と同じも
のを用いた。

その結果、担体容量１１当たり白金が１．０ｇ、ロジウ
ムが０．１ｇ担持されたモノリス触媒が得られた。

（実験例） 上述の実施例において製造した触媒の担持状況を確認し
、浄化性能を実験帽より測定した。なお、担持液の上下
への移動を行わず、同じ組成の担持液で３０分間浸漬状
態を保持して１　ｇ　／　ｌの白金と、０．１ｇ／ｌの
ロジウとを担持した触媒を比較例とし、併せて評価を行
った。

触媒の担持状況については、第３図および第４図に示す
ように、白金、ロジウムともに実施例１．２の触媒が上
流側より略２０ｍｍで担持部分と非担持部１分が分かれ
ており、それより下流側では均一に担持されている。こ
れに対して、比較例のものは、上流側より１０ｍの位置
から２０ｍまでが比較的急に担持率の変化が見られるも
のの、さらに下流側にかけては、緩やかな担持率の変化
が見られ、担持が軸方向に対して不均一であることが分
る。

次に１．これらの触媒サンプルをの浄化性能について、
以下のごとく評価を行った。

各触媒サンプルを触媒の上流側非担持部分を排気ガス流
入側として金属製容器に充填してエンジンの排気系に装
着した。エンジンは、２．８１１のガソリンエンジンを
用い、２０００ｒｐｍ、−３８０ｗ　Ｈｇの条件で、Ｈ
Ｃ，Ｃｏ５ＮＯｘの浄化率を測定した。

その結果を、第５図ないし第７図に示す。

同図から明らかなように、第１実施例と第２実施例の触
媒は、比較例に比べて流入ガス温度が低くとも高いＨＣ
浄化率、ＣＯ浄化率ならびにＮ。

Ｘ浄化率を示すことが分る。すなわち、第１実施例と第
２実施例の方法により製造された触媒は、低温活性が高
い。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載の範囲内で種々の実施態様が包含されるも
のである。

〔発明の効果〕

以上より、本発明のモノリス型触媒の製造方法によれば
、上流側部分を残して担持槽の上部に保持された担体に
対して、担持槽の底面を上下させて担持液面を移動させ
るので、高精度かつ均一に触媒担持領域を設定すること
ができる。

また、担持槽の底面を移動させるので、担持液循環用ポ
ンプを含む担持槽周辺の担持液供給用の配管設備が少な
く済み、装置の小型化が図られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明にかかるモノリス型触媒の製造方法の
第１実施例を説明するための図面であり、担持装置の縦
断面図である。 第２図は、本発明にかかるモノリス型触媒の製造方法の
第２実施例を説明するための図面であり、担持装置の縦
断面図である。 第３図ないし第７図は、本発明にかかるモノリス型触媒
の製造方法の第１実施例、第２実施例および比較例の実
験例を説明するための図面であり、第３図は、触媒の軸
方向に対する白金の担持重量割合の関係を示すグラフ、 第４図は、触媒の軸方向に対するロジウムの担持重量割
合の関係を示すグラフ、 第５図は、触媒上流側への排気ガス流入温度に対するＨ
Ｃ浄化率の関係を示すグラフ、第６図は、触媒上流側へ
の排気ガス流入温度に対するＣＯ浄化率の関係を示すグ
ラフ、そして、第７図は、触媒上流側への排気ガス流入
温度に対するＮＯｘ浄化率の関係を示すグラフである。 １０−・−・・・担持装置 １２−・−・−担持槽 １６　ａ−−−−−−−・底面 ２２・−・・−・担体 ２２ａ−・−−−−−一上流側部分 ２２　ｃ−・−・細孔（流路） 出願人　　トヨタ自動車株式会社 第１図 ａ ”　　３？−，２午２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内部に細孔を有する一体型の担体にその上流側部分を除
   いて触媒を担持してなるモノリス型触媒を製造する方法
   であって、 該担体を準備し、その上流側を上方に向けて担持槽の上
   部に担体を保持した状態で、担持槽の底面を上下に移動
   させることにより、担体の上流側部分を残す位置までの
   間で担持液面を上昇および下降させて触媒を担持するこ
   とを特徴とするモノリス型触媒の製造方法。