JPH0260373B2 - - Google Patents
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Description
本発明は排気ガス浄化用一体構造型触媒の製造
方法に関するものである。詳しく述べると排気ガ
ス中に含まれる有害成分である炭化水素(以下
HCとする)、一酸化炭素(以下COとする)およ
び窒素酸化物(以下NOxとする)を除去するた
めの一体構造型触媒の製造方法に関するものであ
り、さらに詳しく述べると本発明は、内然機関が
空気対燃料比の化学量論的当量点近辺で燃焼せし
められて運転される際、安定してその排ガス中の
HC,COおよびNOxを同時に、実質的に無害化
でき、かつ800℃以上の高温に曝されても劣化が
少ない排気ガス浄化用一体構造型触媒の製造方法
に関するものである。 内燃機関の排気ガス中のHC,COおよびNOx3
成分を1個の触媒コンバーターで同時除去するた
めの触媒、いわゆる三元触媒は53年規制対策車の
一部に装着され、最近では燃費改良対策のためも
あつて、三元触媒装着車が増加している。この場
合の触媒の装着位置は床下が多く、他にエンジン
のマニホールド直下に装着するケースもある。 この三元触媒コンパーターを装備したエンジン
は化学量論的な空燃比(A/F)近辺で運転され
た時、上記3成分を最も効果的に浄化した排ガス
を排出するが、さらに三元触媒をより効果的に作
用させるため、燃料を噴射ポンプで一定A/Fを
保つように供給する電子制御燃料噴射装置の他
に、ベンチユリー気化器を用いて空燃比を制御す
る方式を採用する。しかし制御方式によつては
A/Fが化学量論的な当量点からなり広いA/F
範囲に触媒が曝される場合があり、また加減速等
の急激な運転の変化の場合には一体構造型触媒の
温度急上昇による熔融を防止するため、燃料供給
が一部または全部カツトされ、大巾にリーン雰囲
気にさらされる場合もある。 すなわち、三元触媒は常に理想的なA/F運転
時の排ガスに曝されるわけでなく、この様な条件
下で触媒が高温に曝される場合には触媒中に含ま
れる成分特にロジウムと白金は熱的劣化を受け易
い。従つて広いA/F運転条件下でも安定した浄
化性能を示し、劣化の少ない三元触媒が望まれる
ことになる。このように広いA/F運転条件下で
の安定した浄化性能と、劣化の少ない三元触媒が
えられれば、同一浄化性能を保ちながら、担持さ
れる白金属元素の使用量を減少することができる
ため有利であり、このような高性能の触媒が望ま
れていた。 従来この目的のために酸素貯蔵能を保有する物
質としてセリウム酸化物を白金属元素と共存させ
て使用することがが広く知られており、セリウム
酸化物を分散性よく担持させるためにはセリウム
化合物を硝酸セリウム等の塩類の形で活性アルミ
ナに担持させる方法が行われていた。しかしなが
ら活性アルミナに硝酸セリウムのような水溶性の
塩でセリウム分を担持する方法においては耐久
性、とくに耐熱耐久性に劣るという欠点があつ
た。また特開昭58−122044号には触媒成分原料と
して炭酸塩、たとえば希土類元素であるランタン
を炭酸ランタンとして添加する方法が記載されて
いるが、この炭酸塩は活性アルミナや触媒活性物
質からなる触媒組成物を水性媒体中でスラリー状
に微粉砕化する際に少量の無機酸または有機酸と
共存させると炭酸根がこれら酸根と反応し、スラ
リーのチキソ性が強くなり、コーテイング用組成
物としては、スムーズにはコーテイングし難い組
成物となつてしまう欠点がある。 本発明はこれら従来法の欠点を解消する方法を
提供する。すなわち、本発明者らは種々検討の結
果、セリウム原料として水酸化セリウム粉末を使
用すると、硝酸セリウムを用いた従来の触媒に比
べて耐熱耐久性が飛躍的に向上しかつ低温活性も
向上すること、とくに水酸化セリウムとして一定
の含水量範囲で一定の粒度の微粒子のものを使用
すると分散性が好適にコントロールされ、かつコ
ーテイング液の製造の際に少量の酸を添加してス
ラリー状に微粉末化する際にも良好な分散液を製
造することが可能となることを見出したのであ
る。 本発明は以下の如く特定することができるもの
である。 (1) 活性アルミナ粉末に少なくとも1種の白金族
元素の化合物を分散担持し当該白金族元素を活
性アルミナ上に固定せしめたのち、さらに水酸
化セリウム粉末とともにスラリー化せしめ、え
られるスラリー組成物を一体構造型担体にコー
テイング処理することを特徴とする一体構造型
排ガス浄化用触媒の製造方法。 (2) 水酸化セリウム粉末の担持量がCeO2として
5〜100g/−触媒体であることを特徴とす
る特許請求の範囲(1)記載の方法。 (3) 水酸化セリウム粉末の粒径が一次粒子で実質
的に0.1〜0.8ミクロンかつ二次粒子で実質的に
0.3〜20ミクロンの範囲のものであり、しかも
その含水量が40重量%以下であることを特徴と
する特許請求の範囲(1)記載の方法。 (4) 活性アルミナ粉末に少なくとも1種の白金族
元素の化合物を分散担持し当該白金族元素を活
性アルミナ上に固定せしめたのち、さらに水酸
化セリウム粉末およびランタン化合物(ただし
炭酸ランタンを除く)をCeO2+La2O3に対し
La2O3として30重量%以下含有せしめ、前記白
金族元素を固定せしめた活性アルミナとともに
スラリー化せしめ、えられるスラリー組成物を
一体構造型担体にコーテイング処理することを
特徴とする一体構造型排ガス浄化用触媒の製造
方法。 (5) 活性アルミナ粉末に白金およびパラジウムか
らなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族
元素の化合物を分散担持し当該白金族元素を活
性アルミナ上に固定せしめたのち、さらに水酸
化セリウム粉末とともにスラリー化せしめ、え
られるスラリー組成物を一体構造型担体にコー
テイング処理し、 次いでロジウムの化合物を分散担持固定せし
めることを特徴とする一体構造型排ガス浄化用
触媒の製造方法。 (6) 水酸化セリウム粉末の担持量がCeO2として
5〜100g/−触媒体であることを特徴とす
る特許請求の範囲(5)記載の方法。 (7) 水酸化セリウム粉末の粒径が一次粒子で実質
的に0.1〜0.8ミクロンかつ二次粒子で実質的に
0.3〜20ミクロンの範囲のものであり、しかも
その含水量が40重量%以下であることを特徴と
する特許請求の範囲(5)記載の方法。 (8) 活性アルミナ粉末に白金およびパラジウムか
らなる群か選ばれる少なくとも1種の白金族元
素の化合物を分散担持し当該白金族元素を活性
アルミナ上に固定せしめたのち、さらに水酸化
セリウム粉末およびランタン化合物(ただし炭
酸ランタンを除く)をCeO2+La2O3に対し
La2O3として30重量%以下含有せしめ、前記白
金族元素を固定せしめた活性アルミナとともに
スラリー化せしめ、えられるスラリー組成物を
一体構造型担体にコーテイング処理し、次いで
ロジウムの化合物を分散担持固定せしめること
を特徴とする一体構造型排ガス浄化用触媒の製
造方法。 セリウム化合物として水酸化セリウムを用いう
ることは公知であり、たとえば(1)特開昭57−
87839号には硝酸セリウム等の他の化合物と同様
に使用することができるとして列記されている。 また、 (2)特開昭57−56041号にはウオツシユコーテイ
ングし、かつパラジウムを担持、焼成したのち、
セリウム塩水溶液または水酸化セリウムゾルを含
浸する方法が記載されているが、えられる触媒は
水酸化セリウムゾルを使用したのとセリウム塩水
溶液を含浸したのとほぼ同一活性を示す旨記載さ
れているにすぎない。さらに、 (3)特開昭57−119835号には活性アルミナの顆粒
を水に分散させセリウムの水溶性塩を共存させ、
この中にアンモニア水を加えてアルミナの表面に
セリウムの水和酸化物を沈殿させ、可溶性塩を除
去する方法が記載されているが、製造方法が
過、洗浄を必要としており複雑であり、かつ白金
族元素は一且形成された酸化セリウム表層含有活
性アルミナ上に担持されている点に特徴を有して
いる。 しかしこれらは本発明が特定する水酸化セリウ
ム粉末使用を開示するものではなく、そのえられ
る触媒活性においても劣るものである。 以下、本発明の具体的態様について説明する。 本発明に使用される水酸化セリウムは粉末状で
あり、とくに粒子径が一次粒子の大きさで0.1〜
0.8μ、好ましくは0.1〜0.4μ、二次粒子の大きさが
0.3〜20μ、好ましくは0.3〜10μであることが必要
である。また水酸化セリウムはその製造の際、脱
水操作により水分含有量をコントロールできる
が、40重量%以下の水分含有量のものが好まし
い。その理由は、水分含有量が多すぎるとベトつ
いて取扱いにくいこと、および粒度分布の細かく
なりすぎること等が挙げられる。完成触媒中のセ
リウム酸化物の含有量としてはCeO2として5〜
100g/−触媒体、好ましくは20〜80g/−
触媒体、活性アルミナに対する配合量としては5
〜60重量%、好ましくは10〜50重量%の範囲であ
る。 使用される水酸化セリウムの純度としては80%
以上のものが好ましく、不純物としては酸化ラン
タン、酸化ネオジム、酸化プラセオジム、酸化サ
マリウム等が含有されていてもよい。この水酸化
セリウムに他の希土類元素、たとえば酸化ランタ
ンをさらに添加して使用することができるがその
添加量は、酸化セリウム含量の30重量%以下にす
べきであり、酸化ランタンがそれ以上多く含まれ
るとえられる触媒の三元特性が悪くなる。 本発明において用いる活性アルミナとしては比
表面積50〜180m2/gの活性アルミナが好ましく、
そして水酸化アルミニウム、ベーマイトおよび凝
ベーマイト状態の水和アルミナもハニカム担体に
担持したのち焼成して前記活性アルミナとなりう
るもので使用可能であつて、完成触媒中のアルミ
ナの結晶形としてγ,δ,θ,x,κ,ηとなり
うるものが使用可能である。これらのうちとくに
好ましいアルミナは比表面積70〜160m2/gのγ
およびδ形の活性アルミナであり、完成触媒1
当り50〜200gの間の量で担持される。 本発明方法による触媒の製造方法を以下により
具体的に述べると、活性アルミナに白金族元素の
少くとも1種以上の金属、たとえば、白金
(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、とく
に好ましくは白金、パラジウムの水溶性化合物を
含浸させ、アルミナの表層にこれら金属化合物を
直接担持させ、その後たとえば乾燥、焼成する
か、湿式でヒドラジン等の還元剤で白金族元素を
還元して固定化した後、これに所定量の水酸化セ
リウム粉末および必要に応じてランタン化合物を
添加し、湿式微粉砕機を使用してコーテイング液
を調製し、一体構造型担体に担持させ、余分のコ
ーテイング液をたとえばエアブローにより吹き飛
ばし、所定量の触媒成分を担持させ、乾燥、焼成
する。 なお、必要により、その後、他の白金族元素の
少くとも1種以上の金属、たとえばロジウムをそ
の水溶性化合物の形で先の触媒組成物担持一体構
造物に所定量含浸させ乾燥し、必要に応じて空気
中焼成または還元雰囲気中で焼成して完成触媒と
する。 従つて本発明の製造方法の特徴は、活性アルミ
ナ上に直接白金族元素を担持させて白金族元素を
高表面積を有するアルミナ上に有効に分散担持し
て後水酸化セリウムと混合し、微粉砕して一体構
造型担体にコーテイングすると白金族元素の近傍
に多量に分散担持せしめられた酸化セリウムが安
定に酸素貯蔵能を保有しているためA/Fがリツ
チ側にあるとき酸化セリウムから酸素を放出し、
NOx浄化能のみならずCO,HCの浄化能を高め、
逆にA/Fがリーン側にあるときは酸化セリウム
が雰囲気中のO2をとり込み、CO,HC浄化能の
みならず、NOx浄化能を向上させる触媒を与え
るのである。 本発明においては、この酸化―環元状態をくり
返す際に、セリウム源として水酸化セリウム粉末
を使用すると硝酸セリウムや水酸化セリウムゾル
での担持の場合よりやや分散度を粗くすることが
でき、しかも所定の粒度の酸化セリウムの形で分
散されているため、酸化セリウムが高温に曝され
ても粒子成長が殆どなく、安定してその性能を維
持し発揮するものと考えられる。 なお、一体構造型担体に担持したのち、とくに
白金族元素の使用量が少ない場合には白金族元素
を有効に働かすため、一旦水酸化セリウムを、活
性アルミナに固定した白金族元素と共に一体構造
型担体に担持したのち、さらに同種または別種の
白金族元素をその水溶性化合物の形で担持する方
法が望ましい。 たとえば活性アルミナにPtおよび/またはPd
を担持固定させたのち水酸化セリウムと共に微粉
砕して一体構造型担体にコーテイングして焼成し
た触媒組成物にRhの水溶性化合物を含浸する方
法を行うと、Ptおよび/またはPdは活性アルミ
ナ、酸化セリウムと共に担体の壁に均一に分散
し、Rhはその分散された触媒組成物の表面近傍
に分布することになり、少量担持されるRhがと
くに有効に浄化活性に役立つことになる。 このRhの担持方法において、Rhの水溶性化合
物をアンモニア水を用いてPH6〜8の間にコント
ロールしたアンモニアアルカリ性Rh化合物を用
い、このRh水溶液の中に触媒担持一体構造物を
所定時間浸漬するとこの液はPHが中性になつてい
るので塩基性のランタン酸化物等を再溶解するこ
となく、Rhを表層近傍に有効に担持することが
できるのでとくに好ましい方法である。Rhの水
溶性化合物としてはとくに塩化ロジウムが好まし
く、担持温度100℃以下で担持することができる
が5〜30℃の常温で担持するのがアンモニウム塩
を系外に排出することがなくとくに好ましい結果
を与える。 本発明に用いる白金族元素は好ましくは、ロジ
ウムを必須とし、また白金および/またはパラジ
ウムを使用するが白金族金属の使用量はそれぞれ
触媒1当り0.1〜5gの間で使われ、RhとPtお
よび/またはPdの比は1:100から1:1の間で
使うことができる。 本発明の製造方法において、乾燥は200℃以下
で、焼成は200〜900℃の間で実施されるが、焼成
は好ましくは400〜800℃の間で行う。 本発明において使用される一体構造を有するハ
ニカム担体としては通常セラミツクハニカム担体
と称されるものであればよく、とくにコージエラ
イト、ムライト、αアルミナ、ジルコニア、チタ
ニア、リン酸チタン、アルミニウムチタネート、
ベタライト、スポジユメン、アルミノ・シリケー
ト、珪酸マグネシウムなどを材料とするハニカム
担体が好ましく、中でもコージエライト質のもの
がとくに内燃機関用として好ましい。その他ステ
ンレス製またはフエクラロイなどの酸化抵抗性の
耐熱金属を用いて一体構造としたものも使用され
る。これらモノリス担体は、押出成型法や、シー
ト状素子を巻き固める方法で製造されたもので、
そのガス通過口(セル型状)も6角、4角、3角
さらにコルゲーシヨン型のいずれでも採用しう
る。セル密度(セル数/単位断面積)は150〜600
セル/平方インチであれば十分に使用可能で好結
果を与える。 以下実施例にて本発明を更に詳細に説明するが
本発明はこれら実施例のみに限定されるものでな
いとは言うまでもない。 実施例 1 市販コージエライト質モノリス担体(N―
COR社製)を用いて、触媒を調製した。モノリ
ス担体は、断面1インチ平方当り約300個のガス
流通セルを有する担体を外径33mmφ、長さ76mmL
の円筒状に切つたもので、約65mlの体積を有して
いた。 ジニトロ・ジアミノ白金〔Pt(NH3)2(NO2)2〕
の硝酸水溶液(Pt含有量100g/)10.9mlに純
水を加え100mlとした。この水溶液に表面積120
m2/g、平均粒径50μの活性アルミナ粉末110g
を撹拌しながら加え、充分に混合した後、150℃
×5時間乾燥し、さらに電気炉で2時間で600℃
まで昇温し、この温度で2時間焼成し、しかる後
徐々に冷却して炉から取出した。一次粒子が0.2
〜0.3μの範囲、二次粒子が1〜6μの範囲の含水水
酸化セリウム〔Ce(OH)4・4.3H2O〕の粉末66.4
gと上記焼成物を混合し、希硝酸水と共にボー
ル・ミルで30時間湿式粉砕しコーテイング用スラ
リーを調製した。 このコーテイング用スラリーに前記モノリス担
体を浸漬し、その後スラリーより取り出し、セル
内の過剰スラリーを圧縮空気でブローして、全て
のセルの目詰りを除去した。この触媒を140℃×
5時間乾燥器で乾燥し、引続き電気炉で600℃×
2時間焼成した。さらに、内径35mm〓×高さ
200mm覓Lの円筒形の容器に硝酸ロジウム水溶液
〔Rh(NO3)3・oH2O〕(Rh含有量5g/)1.66
mlに純水を加え80mlとし、この中に前記コーテイ
ングされたモノリス担体を浸し、液を撹拌しなが
らロジウムを担持した。続いてモノリス担体を取
り出し、余分の水を吹き飛ばし乾燥器で140℃×
5時間乾燥し完成触媒とした。なお、この触媒の
コーテイング量を測定したところ150g/−触
媒であつた。その担持量に対する重量比率はほぼ
Al2O3/CeO2=110/40であつた。白金、ロジウ
ムについてはPt=1.09g/−触媒、Rh=0.11
g/−触媒(以下同様に表現する)それぞれ担
持していた。 比較例 1 セリア源として水酸化セリウムのかわりに硝酸
セリウムを使用した以外は実施例1とほぼ同様の
手法で完成触媒を調製した。 即ち、硝酸セリウム〔Ce(NO3)3・6H2O〕101
gに純水50mlを加え水溶液とした。さらにジニト
ロ・ジアミノ白金の硝酸水溶液(Pt含有量100
g/)10.9mlを加え混合した。この水溶液に実
施例1で用いたのと同じ活性アルミナ粉末110g
を加え充分に混合した後、150℃で乾燥し、さら
に600℃×2時間焼成した。この焼成物を希硝酸
水と共にボール・ミルで粉砕し、コーテイング用
スラリーとした。以下、実施例1と全く同じ手法
で調製し完成触媒とした。 触媒のコーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2 =110/40 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh=1.09g/0.11
g/ ―触媒 実施例 2 実施例1とほぼ同様な手法で組成の異る触媒を
調製した。実施例1と異る点は、まず貴金属源と
してはジニトロ・ジアミノ白金のかわりに、塩化
白金酸〔H2PtCl6〕の水溶液を用いて100gの活
性アルミナ上に担持した。さらに、ボール・ミル
粉砕前に実施例1で用いたのと同じ含水水酸化セ
リウム〔Ce(OH)4・4.3H2O〕の粉末66.4gと同
時に、含水水酸化ランタン〔La(OH)3・
2.2H2O〕の粉末14.1gを混合してコーテイング
原料とした。以下実施例1と同じ手法によりウオ
ツシユ・コートした。さらに焼成後、硝酸ロジウ
ム水溶液のかわりにペンタアンミン・トリクロ
ロ・ロジウム〔Rh(NH3)5Cl〕Cl2を用いてロジ
ウムを所定量担持し、乾燥して完成触媒とした。 触媒のコーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2/
La2O3 =100/40/10 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh= 1.09g/0.11g/―触媒 実施例 3 塩化白金酸〔H2PtCl6〕の水溶液(Pt含量100
g/)10.9mlおよび塩化ロジウム〔RhCl3・
nH2O〕の水溶液(Rh含量5g/)21.8mlに純
水を加え100mlの混合水溶液を調製した。この水
溶液に活性アルミナ粉末110gを撹拌しながら加
え、充分に混合して白金族金属化合物を担持した
後、ヒドラジン水和物の55%水溶液100mlを加え
さらに撹拌し、白金およびロジウム化合物をアル
ミナ粒子上で還元固定化した。この様にしてえら
れた白金およびロジウム担持アルミナを実施例1
で用いたのと同じ含水水酸化セリウム〔Ce
(OH)4・4.3H2O〕の粉末66.4gと共に、ボー
ル・ミルで30時間混式粉砕し、コーテイング用ス
ラリーを調製した。以下、実施例1と同様な手法
でモノリス担体にウオツシユ・コートし、140℃
×5時間乾燥し、完成触媒とした。 触媒のコーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2 =110/40 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh= 1.09g/0.11g/―触媒 実施例 4 実施例1と同様な手法で貴金属組成のみ異る触
媒を調製した。即ち、ジニトロ・ジアミノ白金の
硝酸水溶液(Pt含量100g/)7.8mlと硝酸パラ
ジウム〔Pd(NO3)2〕の硝酸水溶液(Pd含量100
g/)3.1mlに純水を加え100mlの混合溶液を調
製した。以下活性アルミナに担持する方法以後は
実施例1と同様な手法で触媒を調製した。ただし
ロジウム担持工程で硝酸ロジウムのかわりに塩化
ロジウムの水溶液を用いてロジウムを担持し、乾
燥器で乾燥し完成触媒とした。 触媒のコーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2 =110/40 白金、パラジウム、ロジ担持量:Pt/Pd/Rh
= 0.78g/0.31g/g0.11g/―触媒 実施例 5 実施例3と同様な手法で、貴金属源として白金
のかわりにパラジウムを担持した触媒を調製し
た。即ち、塩化白金酸の水溶液のかわりに硝酸パ
ラジウム水溶液を、また、塩化ロジウムの水溶液
のかわりに硝酸ロジウム水溶液を用いて実施例3
と同様な手法により完成触媒を調製した。 触媒のコーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2 =110/40 パラジウム、ロジウム担持量:Pd/Rh= 1.09g/0.11g/―触媒 実施例 6 実施例1とほぼ同様な手法により触媒を調製し
た。担し水酸化セリウム源のセリア純度の異なる
含水水酸化セリウムを使用した。 テトラアンミン白金の硝酸塩〔Pt(NH3)4〕
(NO2)2水溶液(Pt含量100g/)10.9mlを純水
で希釈して100mlとし、活性アルミナ106gに担持
し、乾燥および焼成処理を行つた。水酸化セリウ
ム源として、一次粒子0.1〜0.3μ、二次粒子2〜
5μの範囲、セリア純度90%(残りはランタナ9
%およびその他の希土類酸化物1%)、含水量30
%の含水水酸化セリウム粉末63.5g(すなわち
CeO2として40g、La2O3として4g含む)と上
記焼成物を混合し、実施例1と同様な手法でウオ
ツシユ・コートした。さらにロジウムの担持方法
は実施例2と同様にペンタアンミン・トリクロ
ロ・ロジウムを用いて所定量担持して完成触媒と
した。 触媒コーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2/
La2O3 =106/40/4 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh= 1.09g/0.11g/―触媒 実施例 7,8 実施例6と全く同様な手法により、水酸化セリ
ウム担持量の異なる触媒を調製した。 実施例 7 触媒コーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2/
La2O3 84/60/6 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh 1.09g/0.11g/―触媒 実施例 8 触媒コーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2/
La2O3 128/20/2 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh 1.09g/0.11g/―触媒 実施例 9 モノリス担体として断面1インチ平方当り約
400個のガス流通セルを有するN―COR製担体を
使用した。実施例1で用いた300セル担体に対す
ると同様に外径33mmφ、長さ76mmLに切出したも
ので、約65mlの体積を有していた。 触媒の調製は実施例1と同様な手法で調製し
た。即ち、ジニトロ・ジアミノ白金の硝酸水溶液
を用いて活性アルミナ粉末にPtを担持し、焼成
した粉体と実施例1で用いたのと同じ含水水酸化
セリウムの粉末を混合して、混式粉砕し、コーテ
イング用スラリーを調製した。ついで上記400セ
ル担体にスラリーを担持し焼成した。さらにベン
タアンミン・トリクロロ・ロジウムの水溶液を用
いてロジウムを担持し完成触媒とした。 触媒のコーテイング量:250g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2 =190/60 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh= 0.417g/0.083g/―触媒 比較例 2 セリア源として硝酸セリウムを使用した以外は
実施例9と同様な手法で完成触媒を調製した。即
ち、活性アルミナ粉末に硝酸セリウムの水溶液を
担持し、150℃で乾燥後、700℃×2時間焼成し
た。この焼成物を乾式粉砕処理し、ジニトロ・ジ
アミノ白金の硝酸水溶液を含浸、担持し、乾燥後
600℃で焼成した。この焼成物を希硝酸水と共に
ボール・ミルで混式粉砕しコーテイング用スラリ
ーを調製した。以下実施例9と同じ手法で完成触
媒をえた。 触媒のコーテイング量:250g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2 =190/60 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh= 0.417g/0.083g/―触媒 実施例 10 実施例1から実施例8までの触媒と比較例1の
触媒をエンジン排ガスを用いて台上耐久走行し、
引続きエンジン台上試験により三元特性およびラ
イト―オフ特性を評価した。 台上耐久試験に使用されたエンジンは市販の電
子制御式8気筒4400c.c.で、耐久操作方法はプログ
ラムセツター使用によるモード運転法を採用し
た。即ち、60秒間エンジン回転数2800rpm×ブー
スト圧(−210mmHg)で定常走行し、6秒間スロ
ツトルを戻し燃料を切る。6秒後にエンジンの回
転数は約1800rpmとなる。この減速走行の時に入
口酸素濃度が約19%となり、触媒を急速に劣化さ
せる。触媒はマルチコンバーターに充填して、耐
久試験を行つた。定常走行時は入口温度850℃空
間速度(S.V.)は約300000Hr-1(STP)、A/F
=14.60のもとに100時間エージングした。 三元特性評価実験およびライト―オフ特性評価
実験で使用されたエンジンは市販の電子制御式4
気筒1800c.c.である。三元特性評価実験は、実際の
クローズドループ式エンジンのA/F状態をモデ
ル化した方法である。強制的に1Hzで±0.5A/
F単位で振動させ、その時の中心をA/F=15.1
から14.1まで6分間で変化させてその時のCO,
HCおよびNOx成分の浄化率を測定し、たて軸に
3成分の浄化率を、横軸にA/Fの中心点をブロ
ツトして三元触媒特性図より性能を比較した。す
なわち、良好な触媒の基準としてCO,NOx浄化
率曲線の交点〔クロスオーバーポイント(COP)
と呼ぶ〕の高さと、80%以上同時に浄化率を達成
しうるA/F幅(ウインドウ幅)において、前者
(COP)の数値の高いものと、後者(A/F幅)
の数値の大きいものを選ぶことになる。 触媒は台上マルチコンバーターに充填して反応
を行つた。評価条件は入口ガス温度400℃、S.V.
約90000hr-1(STP)、触媒体積65mlとした。三元
特性評価結果を第1表に示したが、本発明触媒は
全てCOとNOxの転化率曲線の交点(COP)が高
く、また、同時に80%以上除去できるA/F値の
幅(80%ウインドウ)も広かつた。しかし、比較
例1ではクロスオーバーポイント(COP)を低
く、かつウインドウ幅は存在しない状態まで劣化
していた。 一方、ライト―オフ特性評価実験は、A/F=
14.60を中心にして、強制的に1HでA/F=14.10
からA/F=15.10まで振動させ、排ガス温度を
室温から450℃まで約10℃/分で昇温しその時の
CO,HCおよびNOx成分の浄化率を測定し、た
て軸に3成分の浄化率を、横軸に触媒入口温度を
ブロツトし、できた図より三元触媒の低温活性性
能を比較した。すなわち、良好な触媒の基準とし
て3成分共に50%浄化率および80%浄化率に達す
る温度(それぞれT50,T80として表2に示す)
が低い程低温活性が優れた触媒である。 ライト―オフ特性評価結果は表2に示したが、
本発明触媒は全て3成分の50%浄化率および80%
浄化率が低温であり、比較例1よりも優れてい
る。 実施例 11 実施例9と比較例2の触媒を実施例10と同じよ
うにエンジン排ガスを用いて台上耐久し、引続き
台上エンジン試験により、三元特性およびライト
―オフ特性を評価した。ただし実施例10では定常
走行時の入口温度850℃で耐久実験を行つたが、
本実施例ではコンバーター位置を約1mm程エンジ
ンから遠くして、定常走行時の入口温度を750℃
で100時間耐久処理した。本実施例での三元特性
評価結果は第1表に示した。 本発明の実施例9触媒は比較例2触媒よりも
COPおよびウインドウ幅共に優れていた。一方
ライト―オフ特性評価結果は第2表に示した。こ
こでも本発明の触媒は比較例触媒よりも低温活性
が優れていた。
方法に関するものである。詳しく述べると排気ガ
ス中に含まれる有害成分である炭化水素(以下
HCとする)、一酸化炭素(以下COとする)およ
び窒素酸化物(以下NOxとする)を除去するた
めの一体構造型触媒の製造方法に関するものであ
り、さらに詳しく述べると本発明は、内然機関が
空気対燃料比の化学量論的当量点近辺で燃焼せし
められて運転される際、安定してその排ガス中の
HC,COおよびNOxを同時に、実質的に無害化
でき、かつ800℃以上の高温に曝されても劣化が
少ない排気ガス浄化用一体構造型触媒の製造方法
に関するものである。 内燃機関の排気ガス中のHC,COおよびNOx3
成分を1個の触媒コンバーターで同時除去するた
めの触媒、いわゆる三元触媒は53年規制対策車の
一部に装着され、最近では燃費改良対策のためも
あつて、三元触媒装着車が増加している。この場
合の触媒の装着位置は床下が多く、他にエンジン
のマニホールド直下に装着するケースもある。 この三元触媒コンパーターを装備したエンジン
は化学量論的な空燃比(A/F)近辺で運転され
た時、上記3成分を最も効果的に浄化した排ガス
を排出するが、さらに三元触媒をより効果的に作
用させるため、燃料を噴射ポンプで一定A/Fを
保つように供給する電子制御燃料噴射装置の他
に、ベンチユリー気化器を用いて空燃比を制御す
る方式を採用する。しかし制御方式によつては
A/Fが化学量論的な当量点からなり広いA/F
範囲に触媒が曝される場合があり、また加減速等
の急激な運転の変化の場合には一体構造型触媒の
温度急上昇による熔融を防止するため、燃料供給
が一部または全部カツトされ、大巾にリーン雰囲
気にさらされる場合もある。 すなわち、三元触媒は常に理想的なA/F運転
時の排ガスに曝されるわけでなく、この様な条件
下で触媒が高温に曝される場合には触媒中に含ま
れる成分特にロジウムと白金は熱的劣化を受け易
い。従つて広いA/F運転条件下でも安定した浄
化性能を示し、劣化の少ない三元触媒が望まれる
ことになる。このように広いA/F運転条件下で
の安定した浄化性能と、劣化の少ない三元触媒が
えられれば、同一浄化性能を保ちながら、担持さ
れる白金属元素の使用量を減少することができる
ため有利であり、このような高性能の触媒が望ま
れていた。 従来この目的のために酸素貯蔵能を保有する物
質としてセリウム酸化物を白金属元素と共存させ
て使用することがが広く知られており、セリウム
酸化物を分散性よく担持させるためにはセリウム
化合物を硝酸セリウム等の塩類の形で活性アルミ
ナに担持させる方法が行われていた。しかしなが
ら活性アルミナに硝酸セリウムのような水溶性の
塩でセリウム分を担持する方法においては耐久
性、とくに耐熱耐久性に劣るという欠点があつ
た。また特開昭58−122044号には触媒成分原料と
して炭酸塩、たとえば希土類元素であるランタン
を炭酸ランタンとして添加する方法が記載されて
いるが、この炭酸塩は活性アルミナや触媒活性物
質からなる触媒組成物を水性媒体中でスラリー状
に微粉砕化する際に少量の無機酸または有機酸と
共存させると炭酸根がこれら酸根と反応し、スラ
リーのチキソ性が強くなり、コーテイング用組成
物としては、スムーズにはコーテイングし難い組
成物となつてしまう欠点がある。 本発明はこれら従来法の欠点を解消する方法を
提供する。すなわち、本発明者らは種々検討の結
果、セリウム原料として水酸化セリウム粉末を使
用すると、硝酸セリウムを用いた従来の触媒に比
べて耐熱耐久性が飛躍的に向上しかつ低温活性も
向上すること、とくに水酸化セリウムとして一定
の含水量範囲で一定の粒度の微粒子のものを使用
すると分散性が好適にコントロールされ、かつコ
ーテイング液の製造の際に少量の酸を添加してス
ラリー状に微粉末化する際にも良好な分散液を製
造することが可能となることを見出したのであ
る。 本発明は以下の如く特定することができるもの
である。 (1) 活性アルミナ粉末に少なくとも1種の白金族
元素の化合物を分散担持し当該白金族元素を活
性アルミナ上に固定せしめたのち、さらに水酸
化セリウム粉末とともにスラリー化せしめ、え
られるスラリー組成物を一体構造型担体にコー
テイング処理することを特徴とする一体構造型
排ガス浄化用触媒の製造方法。 (2) 水酸化セリウム粉末の担持量がCeO2として
5〜100g/−触媒体であることを特徴とす
る特許請求の範囲(1)記載の方法。 (3) 水酸化セリウム粉末の粒径が一次粒子で実質
的に0.1〜0.8ミクロンかつ二次粒子で実質的に
0.3〜20ミクロンの範囲のものであり、しかも
その含水量が40重量%以下であることを特徴と
する特許請求の範囲(1)記載の方法。 (4) 活性アルミナ粉末に少なくとも1種の白金族
元素の化合物を分散担持し当該白金族元素を活
性アルミナ上に固定せしめたのち、さらに水酸
化セリウム粉末およびランタン化合物(ただし
炭酸ランタンを除く)をCeO2+La2O3に対し
La2O3として30重量%以下含有せしめ、前記白
金族元素を固定せしめた活性アルミナとともに
スラリー化せしめ、えられるスラリー組成物を
一体構造型担体にコーテイング処理することを
特徴とする一体構造型排ガス浄化用触媒の製造
方法。 (5) 活性アルミナ粉末に白金およびパラジウムか
らなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族
元素の化合物を分散担持し当該白金族元素を活
性アルミナ上に固定せしめたのち、さらに水酸
化セリウム粉末とともにスラリー化せしめ、え
られるスラリー組成物を一体構造型担体にコー
テイング処理し、 次いでロジウムの化合物を分散担持固定せし
めることを特徴とする一体構造型排ガス浄化用
触媒の製造方法。 (6) 水酸化セリウム粉末の担持量がCeO2として
5〜100g/−触媒体であることを特徴とす
る特許請求の範囲(5)記載の方法。 (7) 水酸化セリウム粉末の粒径が一次粒子で実質
的に0.1〜0.8ミクロンかつ二次粒子で実質的に
0.3〜20ミクロンの範囲のものであり、しかも
その含水量が40重量%以下であることを特徴と
する特許請求の範囲(5)記載の方法。 (8) 活性アルミナ粉末に白金およびパラジウムか
らなる群か選ばれる少なくとも1種の白金族元
素の化合物を分散担持し当該白金族元素を活性
アルミナ上に固定せしめたのち、さらに水酸化
セリウム粉末およびランタン化合物(ただし炭
酸ランタンを除く)をCeO2+La2O3に対し
La2O3として30重量%以下含有せしめ、前記白
金族元素を固定せしめた活性アルミナとともに
スラリー化せしめ、えられるスラリー組成物を
一体構造型担体にコーテイング処理し、次いで
ロジウムの化合物を分散担持固定せしめること
を特徴とする一体構造型排ガス浄化用触媒の製
造方法。 セリウム化合物として水酸化セリウムを用いう
ることは公知であり、たとえば(1)特開昭57−
87839号には硝酸セリウム等の他の化合物と同様
に使用することができるとして列記されている。 また、 (2)特開昭57−56041号にはウオツシユコーテイ
ングし、かつパラジウムを担持、焼成したのち、
セリウム塩水溶液または水酸化セリウムゾルを含
浸する方法が記載されているが、えられる触媒は
水酸化セリウムゾルを使用したのとセリウム塩水
溶液を含浸したのとほぼ同一活性を示す旨記載さ
れているにすぎない。さらに、 (3)特開昭57−119835号には活性アルミナの顆粒
を水に分散させセリウムの水溶性塩を共存させ、
この中にアンモニア水を加えてアルミナの表面に
セリウムの水和酸化物を沈殿させ、可溶性塩を除
去する方法が記載されているが、製造方法が
過、洗浄を必要としており複雑であり、かつ白金
族元素は一且形成された酸化セリウム表層含有活
性アルミナ上に担持されている点に特徴を有して
いる。 しかしこれらは本発明が特定する水酸化セリウ
ム粉末使用を開示するものではなく、そのえられ
る触媒活性においても劣るものである。 以下、本発明の具体的態様について説明する。 本発明に使用される水酸化セリウムは粉末状で
あり、とくに粒子径が一次粒子の大きさで0.1〜
0.8μ、好ましくは0.1〜0.4μ、二次粒子の大きさが
0.3〜20μ、好ましくは0.3〜10μであることが必要
である。また水酸化セリウムはその製造の際、脱
水操作により水分含有量をコントロールできる
が、40重量%以下の水分含有量のものが好まし
い。その理由は、水分含有量が多すぎるとベトつ
いて取扱いにくいこと、および粒度分布の細かく
なりすぎること等が挙げられる。完成触媒中のセ
リウム酸化物の含有量としてはCeO2として5〜
100g/−触媒体、好ましくは20〜80g/−
触媒体、活性アルミナに対する配合量としては5
〜60重量%、好ましくは10〜50重量%の範囲であ
る。 使用される水酸化セリウムの純度としては80%
以上のものが好ましく、不純物としては酸化ラン
タン、酸化ネオジム、酸化プラセオジム、酸化サ
マリウム等が含有されていてもよい。この水酸化
セリウムに他の希土類元素、たとえば酸化ランタ
ンをさらに添加して使用することができるがその
添加量は、酸化セリウム含量の30重量%以下にす
べきであり、酸化ランタンがそれ以上多く含まれ
るとえられる触媒の三元特性が悪くなる。 本発明において用いる活性アルミナとしては比
表面積50〜180m2/gの活性アルミナが好ましく、
そして水酸化アルミニウム、ベーマイトおよび凝
ベーマイト状態の水和アルミナもハニカム担体に
担持したのち焼成して前記活性アルミナとなりう
るもので使用可能であつて、完成触媒中のアルミ
ナの結晶形としてγ,δ,θ,x,κ,ηとなり
うるものが使用可能である。これらのうちとくに
好ましいアルミナは比表面積70〜160m2/gのγ
およびδ形の活性アルミナであり、完成触媒1
当り50〜200gの間の量で担持される。 本発明方法による触媒の製造方法を以下により
具体的に述べると、活性アルミナに白金族元素の
少くとも1種以上の金属、たとえば、白金
(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、とく
に好ましくは白金、パラジウムの水溶性化合物を
含浸させ、アルミナの表層にこれら金属化合物を
直接担持させ、その後たとえば乾燥、焼成する
か、湿式でヒドラジン等の還元剤で白金族元素を
還元して固定化した後、これに所定量の水酸化セ
リウム粉末および必要に応じてランタン化合物を
添加し、湿式微粉砕機を使用してコーテイング液
を調製し、一体構造型担体に担持させ、余分のコ
ーテイング液をたとえばエアブローにより吹き飛
ばし、所定量の触媒成分を担持させ、乾燥、焼成
する。 なお、必要により、その後、他の白金族元素の
少くとも1種以上の金属、たとえばロジウムをそ
の水溶性化合物の形で先の触媒組成物担持一体構
造物に所定量含浸させ乾燥し、必要に応じて空気
中焼成または還元雰囲気中で焼成して完成触媒と
する。 従つて本発明の製造方法の特徴は、活性アルミ
ナ上に直接白金族元素を担持させて白金族元素を
高表面積を有するアルミナ上に有効に分散担持し
て後水酸化セリウムと混合し、微粉砕して一体構
造型担体にコーテイングすると白金族元素の近傍
に多量に分散担持せしめられた酸化セリウムが安
定に酸素貯蔵能を保有しているためA/Fがリツ
チ側にあるとき酸化セリウムから酸素を放出し、
NOx浄化能のみならずCO,HCの浄化能を高め、
逆にA/Fがリーン側にあるときは酸化セリウム
が雰囲気中のO2をとり込み、CO,HC浄化能の
みならず、NOx浄化能を向上させる触媒を与え
るのである。 本発明においては、この酸化―環元状態をくり
返す際に、セリウム源として水酸化セリウム粉末
を使用すると硝酸セリウムや水酸化セリウムゾル
での担持の場合よりやや分散度を粗くすることが
でき、しかも所定の粒度の酸化セリウムの形で分
散されているため、酸化セリウムが高温に曝され
ても粒子成長が殆どなく、安定してその性能を維
持し発揮するものと考えられる。 なお、一体構造型担体に担持したのち、とくに
白金族元素の使用量が少ない場合には白金族元素
を有効に働かすため、一旦水酸化セリウムを、活
性アルミナに固定した白金族元素と共に一体構造
型担体に担持したのち、さらに同種または別種の
白金族元素をその水溶性化合物の形で担持する方
法が望ましい。 たとえば活性アルミナにPtおよび/またはPd
を担持固定させたのち水酸化セリウムと共に微粉
砕して一体構造型担体にコーテイングして焼成し
た触媒組成物にRhの水溶性化合物を含浸する方
法を行うと、Ptおよび/またはPdは活性アルミ
ナ、酸化セリウムと共に担体の壁に均一に分散
し、Rhはその分散された触媒組成物の表面近傍
に分布することになり、少量担持されるRhがと
くに有効に浄化活性に役立つことになる。 このRhの担持方法において、Rhの水溶性化合
物をアンモニア水を用いてPH6〜8の間にコント
ロールしたアンモニアアルカリ性Rh化合物を用
い、このRh水溶液の中に触媒担持一体構造物を
所定時間浸漬するとこの液はPHが中性になつてい
るので塩基性のランタン酸化物等を再溶解するこ
となく、Rhを表層近傍に有効に担持することが
できるのでとくに好ましい方法である。Rhの水
溶性化合物としてはとくに塩化ロジウムが好まし
く、担持温度100℃以下で担持することができる
が5〜30℃の常温で担持するのがアンモニウム塩
を系外に排出することがなくとくに好ましい結果
を与える。 本発明に用いる白金族元素は好ましくは、ロジ
ウムを必須とし、また白金および/またはパラジ
ウムを使用するが白金族金属の使用量はそれぞれ
触媒1当り0.1〜5gの間で使われ、RhとPtお
よび/またはPdの比は1:100から1:1の間で
使うことができる。 本発明の製造方法において、乾燥は200℃以下
で、焼成は200〜900℃の間で実施されるが、焼成
は好ましくは400〜800℃の間で行う。 本発明において使用される一体構造を有するハ
ニカム担体としては通常セラミツクハニカム担体
と称されるものであればよく、とくにコージエラ
イト、ムライト、αアルミナ、ジルコニア、チタ
ニア、リン酸チタン、アルミニウムチタネート、
ベタライト、スポジユメン、アルミノ・シリケー
ト、珪酸マグネシウムなどを材料とするハニカム
担体が好ましく、中でもコージエライト質のもの
がとくに内燃機関用として好ましい。その他ステ
ンレス製またはフエクラロイなどの酸化抵抗性の
耐熱金属を用いて一体構造としたものも使用され
る。これらモノリス担体は、押出成型法や、シー
ト状素子を巻き固める方法で製造されたもので、
そのガス通過口(セル型状)も6角、4角、3角
さらにコルゲーシヨン型のいずれでも採用しう
る。セル密度(セル数/単位断面積)は150〜600
セル/平方インチであれば十分に使用可能で好結
果を与える。 以下実施例にて本発明を更に詳細に説明するが
本発明はこれら実施例のみに限定されるものでな
いとは言うまでもない。 実施例 1 市販コージエライト質モノリス担体(N―
COR社製)を用いて、触媒を調製した。モノリ
ス担体は、断面1インチ平方当り約300個のガス
流通セルを有する担体を外径33mmφ、長さ76mmL
の円筒状に切つたもので、約65mlの体積を有して
いた。 ジニトロ・ジアミノ白金〔Pt(NH3)2(NO2)2〕
の硝酸水溶液(Pt含有量100g/)10.9mlに純
水を加え100mlとした。この水溶液に表面積120
m2/g、平均粒径50μの活性アルミナ粉末110g
を撹拌しながら加え、充分に混合した後、150℃
×5時間乾燥し、さらに電気炉で2時間で600℃
まで昇温し、この温度で2時間焼成し、しかる後
徐々に冷却して炉から取出した。一次粒子が0.2
〜0.3μの範囲、二次粒子が1〜6μの範囲の含水水
酸化セリウム〔Ce(OH)4・4.3H2O〕の粉末66.4
gと上記焼成物を混合し、希硝酸水と共にボー
ル・ミルで30時間湿式粉砕しコーテイング用スラ
リーを調製した。 このコーテイング用スラリーに前記モノリス担
体を浸漬し、その後スラリーより取り出し、セル
内の過剰スラリーを圧縮空気でブローして、全て
のセルの目詰りを除去した。この触媒を140℃×
5時間乾燥器で乾燥し、引続き電気炉で600℃×
2時間焼成した。さらに、内径35mm〓×高さ
200mm覓Lの円筒形の容器に硝酸ロジウム水溶液
〔Rh(NO3)3・oH2O〕(Rh含有量5g/)1.66
mlに純水を加え80mlとし、この中に前記コーテイ
ングされたモノリス担体を浸し、液を撹拌しなが
らロジウムを担持した。続いてモノリス担体を取
り出し、余分の水を吹き飛ばし乾燥器で140℃×
5時間乾燥し完成触媒とした。なお、この触媒の
コーテイング量を測定したところ150g/−触
媒であつた。その担持量に対する重量比率はほぼ
Al2O3/CeO2=110/40であつた。白金、ロジウ
ムについてはPt=1.09g/−触媒、Rh=0.11
g/−触媒(以下同様に表現する)それぞれ担
持していた。 比較例 1 セリア源として水酸化セリウムのかわりに硝酸
セリウムを使用した以外は実施例1とほぼ同様の
手法で完成触媒を調製した。 即ち、硝酸セリウム〔Ce(NO3)3・6H2O〕101
gに純水50mlを加え水溶液とした。さらにジニト
ロ・ジアミノ白金の硝酸水溶液(Pt含有量100
g/)10.9mlを加え混合した。この水溶液に実
施例1で用いたのと同じ活性アルミナ粉末110g
を加え充分に混合した後、150℃で乾燥し、さら
に600℃×2時間焼成した。この焼成物を希硝酸
水と共にボール・ミルで粉砕し、コーテイング用
スラリーとした。以下、実施例1と全く同じ手法
で調製し完成触媒とした。 触媒のコーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2 =110/40 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh=1.09g/0.11
g/ ―触媒 実施例 2 実施例1とほぼ同様な手法で組成の異る触媒を
調製した。実施例1と異る点は、まず貴金属源と
してはジニトロ・ジアミノ白金のかわりに、塩化
白金酸〔H2PtCl6〕の水溶液を用いて100gの活
性アルミナ上に担持した。さらに、ボール・ミル
粉砕前に実施例1で用いたのと同じ含水水酸化セ
リウム〔Ce(OH)4・4.3H2O〕の粉末66.4gと同
時に、含水水酸化ランタン〔La(OH)3・
2.2H2O〕の粉末14.1gを混合してコーテイング
原料とした。以下実施例1と同じ手法によりウオ
ツシユ・コートした。さらに焼成後、硝酸ロジウ
ム水溶液のかわりにペンタアンミン・トリクロ
ロ・ロジウム〔Rh(NH3)5Cl〕Cl2を用いてロジ
ウムを所定量担持し、乾燥して完成触媒とした。 触媒のコーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2/
La2O3 =100/40/10 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh= 1.09g/0.11g/―触媒 実施例 3 塩化白金酸〔H2PtCl6〕の水溶液(Pt含量100
g/)10.9mlおよび塩化ロジウム〔RhCl3・
nH2O〕の水溶液(Rh含量5g/)21.8mlに純
水を加え100mlの混合水溶液を調製した。この水
溶液に活性アルミナ粉末110gを撹拌しながら加
え、充分に混合して白金族金属化合物を担持した
後、ヒドラジン水和物の55%水溶液100mlを加え
さらに撹拌し、白金およびロジウム化合物をアル
ミナ粒子上で還元固定化した。この様にしてえら
れた白金およびロジウム担持アルミナを実施例1
で用いたのと同じ含水水酸化セリウム〔Ce
(OH)4・4.3H2O〕の粉末66.4gと共に、ボー
ル・ミルで30時間混式粉砕し、コーテイング用ス
ラリーを調製した。以下、実施例1と同様な手法
でモノリス担体にウオツシユ・コートし、140℃
×5時間乾燥し、完成触媒とした。 触媒のコーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2 =110/40 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh= 1.09g/0.11g/―触媒 実施例 4 実施例1と同様な手法で貴金属組成のみ異る触
媒を調製した。即ち、ジニトロ・ジアミノ白金の
硝酸水溶液(Pt含量100g/)7.8mlと硝酸パラ
ジウム〔Pd(NO3)2〕の硝酸水溶液(Pd含量100
g/)3.1mlに純水を加え100mlの混合溶液を調
製した。以下活性アルミナに担持する方法以後は
実施例1と同様な手法で触媒を調製した。ただし
ロジウム担持工程で硝酸ロジウムのかわりに塩化
ロジウムの水溶液を用いてロジウムを担持し、乾
燥器で乾燥し完成触媒とした。 触媒のコーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2 =110/40 白金、パラジウム、ロジ担持量:Pt/Pd/Rh
= 0.78g/0.31g/g0.11g/―触媒 実施例 5 実施例3と同様な手法で、貴金属源として白金
のかわりにパラジウムを担持した触媒を調製し
た。即ち、塩化白金酸の水溶液のかわりに硝酸パ
ラジウム水溶液を、また、塩化ロジウムの水溶液
のかわりに硝酸ロジウム水溶液を用いて実施例3
と同様な手法により完成触媒を調製した。 触媒のコーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2 =110/40 パラジウム、ロジウム担持量:Pd/Rh= 1.09g/0.11g/―触媒 実施例 6 実施例1とほぼ同様な手法により触媒を調製し
た。担し水酸化セリウム源のセリア純度の異なる
含水水酸化セリウムを使用した。 テトラアンミン白金の硝酸塩〔Pt(NH3)4〕
(NO2)2水溶液(Pt含量100g/)10.9mlを純水
で希釈して100mlとし、活性アルミナ106gに担持
し、乾燥および焼成処理を行つた。水酸化セリウ
ム源として、一次粒子0.1〜0.3μ、二次粒子2〜
5μの範囲、セリア純度90%(残りはランタナ9
%およびその他の希土類酸化物1%)、含水量30
%の含水水酸化セリウム粉末63.5g(すなわち
CeO2として40g、La2O3として4g含む)と上
記焼成物を混合し、実施例1と同様な手法でウオ
ツシユ・コートした。さらにロジウムの担持方法
は実施例2と同様にペンタアンミン・トリクロ
ロ・ロジウムを用いて所定量担持して完成触媒と
した。 触媒コーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2/
La2O3 =106/40/4 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh= 1.09g/0.11g/―触媒 実施例 7,8 実施例6と全く同様な手法により、水酸化セリ
ウム担持量の異なる触媒を調製した。 実施例 7 触媒コーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2/
La2O3 84/60/6 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh 1.09g/0.11g/―触媒 実施例 8 触媒コーテイング量:150g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2/
La2O3 128/20/2 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh 1.09g/0.11g/―触媒 実施例 9 モノリス担体として断面1インチ平方当り約
400個のガス流通セルを有するN―COR製担体を
使用した。実施例1で用いた300セル担体に対す
ると同様に外径33mmφ、長さ76mmLに切出したも
ので、約65mlの体積を有していた。 触媒の調製は実施例1と同様な手法で調製し
た。即ち、ジニトロ・ジアミノ白金の硝酸水溶液
を用いて活性アルミナ粉末にPtを担持し、焼成
した粉体と実施例1で用いたのと同じ含水水酸化
セリウムの粉末を混合して、混式粉砕し、コーテ
イング用スラリーを調製した。ついで上記400セ
ル担体にスラリーを担持し焼成した。さらにベン
タアンミン・トリクロロ・ロジウムの水溶液を用
いてロジウムを担持し完成触媒とした。 触媒のコーテイング量:250g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2 =190/60 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh= 0.417g/0.083g/―触媒 比較例 2 セリア源として硝酸セリウムを使用した以外は
実施例9と同様な手法で完成触媒を調製した。即
ち、活性アルミナ粉末に硝酸セリウムの水溶液を
担持し、150℃で乾燥後、700℃×2時間焼成し
た。この焼成物を乾式粉砕処理し、ジニトロ・ジ
アミノ白金の硝酸水溶液を含浸、担持し、乾燥後
600℃で焼成した。この焼成物を希硝酸水と共に
ボール・ミルで混式粉砕しコーテイング用スラリ
ーを調製した。以下実施例9と同じ手法で完成触
媒をえた。 触媒のコーテイング量:250g/―触媒 担持量に対する重量比率:Al2O3/CeO2 =190/60 白金、ロジウム担持量:Pt/Rh= 0.417g/0.083g/―触媒 実施例 10 実施例1から実施例8までの触媒と比較例1の
触媒をエンジン排ガスを用いて台上耐久走行し、
引続きエンジン台上試験により三元特性およびラ
イト―オフ特性を評価した。 台上耐久試験に使用されたエンジンは市販の電
子制御式8気筒4400c.c.で、耐久操作方法はプログ
ラムセツター使用によるモード運転法を採用し
た。即ち、60秒間エンジン回転数2800rpm×ブー
スト圧(−210mmHg)で定常走行し、6秒間スロ
ツトルを戻し燃料を切る。6秒後にエンジンの回
転数は約1800rpmとなる。この減速走行の時に入
口酸素濃度が約19%となり、触媒を急速に劣化さ
せる。触媒はマルチコンバーターに充填して、耐
久試験を行つた。定常走行時は入口温度850℃空
間速度(S.V.)は約300000Hr-1(STP)、A/F
=14.60のもとに100時間エージングした。 三元特性評価実験およびライト―オフ特性評価
実験で使用されたエンジンは市販の電子制御式4
気筒1800c.c.である。三元特性評価実験は、実際の
クローズドループ式エンジンのA/F状態をモデ
ル化した方法である。強制的に1Hzで±0.5A/
F単位で振動させ、その時の中心をA/F=15.1
から14.1まで6分間で変化させてその時のCO,
HCおよびNOx成分の浄化率を測定し、たて軸に
3成分の浄化率を、横軸にA/Fの中心点をブロ
ツトして三元触媒特性図より性能を比較した。す
なわち、良好な触媒の基準としてCO,NOx浄化
率曲線の交点〔クロスオーバーポイント(COP)
と呼ぶ〕の高さと、80%以上同時に浄化率を達成
しうるA/F幅(ウインドウ幅)において、前者
(COP)の数値の高いものと、後者(A/F幅)
の数値の大きいものを選ぶことになる。 触媒は台上マルチコンバーターに充填して反応
を行つた。評価条件は入口ガス温度400℃、S.V.
約90000hr-1(STP)、触媒体積65mlとした。三元
特性評価結果を第1表に示したが、本発明触媒は
全てCOとNOxの転化率曲線の交点(COP)が高
く、また、同時に80%以上除去できるA/F値の
幅(80%ウインドウ)も広かつた。しかし、比較
例1ではクロスオーバーポイント(COP)を低
く、かつウインドウ幅は存在しない状態まで劣化
していた。 一方、ライト―オフ特性評価実験は、A/F=
14.60を中心にして、強制的に1HでA/F=14.10
からA/F=15.10まで振動させ、排ガス温度を
室温から450℃まで約10℃/分で昇温しその時の
CO,HCおよびNOx成分の浄化率を測定し、た
て軸に3成分の浄化率を、横軸に触媒入口温度を
ブロツトし、できた図より三元触媒の低温活性性
能を比較した。すなわち、良好な触媒の基準とし
て3成分共に50%浄化率および80%浄化率に達す
る温度(それぞれT50,T80として表2に示す)
が低い程低温活性が優れた触媒である。 ライト―オフ特性評価結果は表2に示したが、
本発明触媒は全て3成分の50%浄化率および80%
浄化率が低温であり、比較例1よりも優れてい
る。 実施例 11 実施例9と比較例2の触媒を実施例10と同じよ
うにエンジン排ガスを用いて台上耐久し、引続き
台上エンジン試験により、三元特性およびライト
―オフ特性を評価した。ただし実施例10では定常
走行時の入口温度850℃で耐久実験を行つたが、
本実施例ではコンバーター位置を約1mm程エンジ
ンから遠くして、定常走行時の入口温度を750℃
で100時間耐久処理した。本実施例での三元特性
評価結果は第1表に示した。 本発明の実施例9触媒は比較例2触媒よりも
COPおよびウインドウ幅共に優れていた。一方
ライト―オフ特性評価結果は第2表に示した。こ
こでも本発明の触媒は比較例触媒よりも低温活性
が優れていた。
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 活性アルミナ粉末に少なくとも1種の白金族
元素の化合物を分散担持し当該白金族元素を活性
アルミナ上に固定せしめたのち、さらに水酸化セ
リウム粉末とともにスラリー化せしめ、えられる
スラリー組成物を一体構造型担体にコーテイング
処理することを特徴とする一体構造型排ガス浄化
用触媒の製造方法。 2 水酸化セリウム粉末の担持量がCeO2として
5〜100g/−触媒体であることを特徴とする
特許請求の範囲1記載の方法。 3 水酸化セリウム粉末の粒径が一次粒子で実質
的に0.1〜0.8ミクロンかつ二次粒子で実質的に0.3
〜20ミクロンの範囲のものであり、しかもその含
水量が40重量%以下であることを特徴とする特許
請求の範囲1記載の方法。 4 活性アルミナ粉末に少なくとも1種の白金族
元素の化合物を分散担持し当該白金族元素を活性
アルミナ上に固定せしめたのち、さらに水酸化セ
リウム粉末およびランタン化合物(ただし炭酸ラ
ンタンを除く)をCeO2+La2O3に対しLa2O3とし
て30重量%以下含有せしめ、前記白金族元素を固
定せしめた活性アルミナとともにスラリー化せし
め、えられるスラリー組成物を一体構造型担体に
コーテイング処理することを特徴とする一体構造
型排ガス浄化用触媒の製造方法。 5 活性アルミナ粉末に白金およびパラジウムか
らなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元
素の化合物を分散担持し当該白金族元素を活性ア
ルミナ上に固定せしめたのち、さらに水酸化セリ
ウム粉末とともにスラリー化せしめ、えられるス
ラリー組成物を一体構造型担体にコーテイング処
理し、次いでロジウムの化合物を分散担持固定せ
しめることを特徴とする一体構造型排ガス浄化用
触媒の製造方法。 6 水酸化セリウム粉末の担持量がCeO2として
5〜100g/−触媒体であることを特徴とする
特許請求の範囲5記載の方法。 7 水酸化セリウム粉末の粒径が一次粒子で実質
的に0.1〜0.8ミクロンかつ二次粒子で実質的に0.3
〜20ミクロンの範囲のものであり、しかもその含
水量が40重量%以下であることを特徴とする特許
請求の範囲5記載の方法。 8 活性アルミナ粉末に白金およびパラジウムか
らなる群から選ばれる少なくとも1種の白金族元
素の化合物を分散担持し当該白金族元素を活性ア
ルミナ上に固定せしめたのち、さらに水酸化セリ
ウム粉末およびランタン化合物(ただし炭酸ラン
タンを除く)をCeO2+La2O3に対しLa2O3として
30重量%以下含有せしめ、前記白金族元素を固定
せしめた活性アルミナとともにスラリー化せし
め、えられるスラリー組成物を一体構造型担体に
コーテイング処理し、次いでロジウムの化合物を
分散担持固定せしめることを特徴とする一体構造
型排ガス浄化用触媒の製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59021872A JPS60168537A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | 一体構造型排ガス浄化用触媒の製造方法 |
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| DE8585101179T DE3571938D1 (en) | 1984-02-10 | 1985-02-05 | Process for producing monolithic catalyst for purifying exhaust gases |
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|---|---|---|---|
| JP59021872A JPS60168537A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | 一体構造型排ガス浄化用触媒の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60168537A JPS60168537A (ja) | 1985-09-02 |
| JPH0260373B2 true JPH0260373B2 (ja) | 1990-12-17 |
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ID=12067217
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|---|---|
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