JPH04122455A

JPH04122455A - 排ガス浄化触媒体

Info

Publication number: JPH04122455A
Application number: JP2240774A
Authority: JP
Inventors: Yu Fukuda; 祐福田; Ikuo Matsumoto; 松本　郁夫; Kenji Tabata; 研二田畑; Tomohide Matsumoto; 朋秀松本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-09-10
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1992-04-22

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石油やガスなどを燃料とする各種燃焼機器、自
動車、ガスオーブン、オーブンレンジなどの調理器から
排出される油煙や未燃焼の炭化水素、−酸化炭素を完全
燃焼させ、炭酸ガスと水に分解する排ガス浄化触媒体に
関するものである。

従来の技術従来、燃焼機器などから排出される油煙や未燃焼の炭化
水素、−酸化炭素を空気共存下で炭酸ガスと水蒸気に酸
化分解させる排ガス浄化触媒体としては、ソリ力、アル
ミナなどのセラミック粉末を成形、焼成して得られるセ
ラミックハニカム構造体表面に、アルミナなどの微粉末
をコーティングし、さらにその上に白金、ロジウム、パ
ラジウムなどの貴金属からなる触媒を担持したものがあ
る。

この排ガス浄化触媒体に用いられているセラミックハニ
カム構造体は耐久性の観点からアルミナ、シリカ、マグ
ネシアを主成分とするコーディエライトが主流である。

このコープイエライ１−は高密度であるので表面積が小
さく触媒の担体として適していない。ゆえに、表面積を
大きくするためにコーディエライトの表面に表面積の大
きなアルミナなどの微粒子をコーティングし、その上に
触媒を担持するのが−ｉ的である。

また、最近でＧ」触媒として貴金属の代わりにペロブス
カイト型複合酸化物を用いたものもあるが、これもセラ
ミックハニカム構造体の表面にペロブスカイＩ・型複合
酸化物の触媒を無機質バインダとともに担持した構成と
なっている。

発明が解決しようとする課題しかし、酸化触媒としてペロブスカイト型複合酸化物を
用いた触媒体は高温下での触媒性能と耐久性に優れてい
るが、低温下での触媒性能が悪く、かつ白金などの貴金
属触媒に比べ粒子径が大きいので触媒として機能する活
性点の数が少ない。したがって、排ガスの処理量が多い
場合には排ガス浄化触媒体の（ｊ′法を大きくして触媒
体に対する負荷を小さくするか、排ガス浄化触媒体の温
度を高くしないと十分な触媒性能が得られないという問
題があった。

一方、酸化触媒として白金などの貴金属触媒を表面積の
大きなアルミナなどの微粒子によるコーティング層上に
担持してなる触媒体は低温下での触媒性能に優れている
が、高温下では貴金属触媒の粒子がシンタリングや触媒
体表面がら内部へのマイグレーションをおごし、触媒性
能が著しく劣化するという問題があった。

また、上記触媒は自動車や調理器などがら排出される排
ガス中に含まれるイオウ、リンにより被毒され、短時間
の使用で触媒性能が著しく劣化するという問題があった
。

そこで、本発明は排ガス浄化触媒体を構成する材料の種
類、構成、構造を改善することにより、前記課題となっ
ている触媒性能と耐久性を向上させ、かつ生産性に優れ
た排ガス浄化触媒体を得ることを目的としている。

課題を解決するだめの手段そして、前記目的を達成するために本発明は排ガスが通
過する通気口を備えたアルミナ、シリカを主成分とする
セラミック構造体の表面に、セラミック繊維と、セラミ
ック微粉末と、基本構造式Ａ　Ｂ　０３で表されるベロ
ブスカイＩ・型複合酸化物と白金、パランラム、ロソウ
ムの少なくとも１種の貴金属粒子とから構成される酸化
触媒と、無機質バインダーの混合物からなる触媒層を設
けたものである。

作用未燃焼ガスや一酸化炭素を含む排ガス気流中に配置され
た本発明の排ガス浄化触媒体は、触媒として機能する温
度まで加熱される。加熱された排ガス浄化触媒体を通過
する排ガス中の油煙、未燃焼ガス、−酸化炭素は触媒表
面で酸素とともに接触し、酸化反応により炭酸ガスと水
蒸気に変換される。

前記排ガス浄化触媒体に用いられる酸化触媒はペロブス
カイト型複合酸化物の微粉末と、白金などの貴金属粒子
から構成される。この構成において、低温下では白金な
どの貴金属触媒が排ガスの浄化に機能し、高温下ではペ
ロブスカイト型複合酸化物が摺カスの浄化に機能する。

ペロブスカイト型複合酸化物は耐熱性に優れているので
触媒としての性能劣化がなく、貴金属触媒はそのほとん
どがセラミック繊維、セラミック微粉末、ペロブスカイ
ト型複合酸化物の空隙に固定されているので前述のシン
タリングやマイグレションが防止される。

前記排ガス浄化触媒体の触媒層はセラミック繊維とセラ
ミック微粉末を存在させているので酸化触媒の分散性が
向上し、かつセラミック繊維の存在によって多孔質とな
っているので排ガスは触媒層の内部へも拡散することが
でき、表面に存在する酸化触媒のみならず内部に存在す
る酸化触媒も触媒として機能する。

また、触媒層表面には酸化触媒だけでなくセラミック微
粉末が存在しているので排ガス中に含まれるイオウ、リ
ンによる酸化触媒の被毒が防止される。

実施例以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。第１図において、１は排ガス浄化触媒体の骨格とな
る排ガスが通過する通気ロアを有するセラミック構造体
であり、このセラミック構造体１の表面Ｇこ触媒層２が
形成される。この触媒層２は第２図に示すように、セラ
ミック繊維３とセラミック微粉末４と酸化触媒５と無機
質バインダー６より構成され、酸化触媒５はペロブスカ
イト型複合酸化物の微粉末５ａと、白金、バランラム、
ロジウムの少なくとも１種の貴金属粒子５ｂとから構成
されている。

触媒層２は以下の方法Ｇこよって造られる。まず、セラ
ミ／り繊維３、セラミック微粉末４、酸化触媒５、無機
質バインダー６を」−分に混合し、水を加えて適当な粘
度に調整した混合スラリーを作製する。ごの混合スラリ
ーをスプレー、浸漬などの方法でセラミック構造体１の
表面にイ」着させ、乾燥する。そしてこれを焼成するこ
とにより触媒層２を得ることができる。

ごのとき酸化触媒５は触媒層２の表面だけでなく触媒層
２の内部にも存在するが、触媒層２がセラミック繊維３
の存在によって多孔質となっているので排ガスが触媒層
２の内部へ拡散可能となる。

すなわち、触媒層２はその内部に存在する酸化力虫媒５
も触媒として機能するような構造となっている。

酸化触媒５の量は少なくなると触媒性能が悪くなり、ま
た多くなると触媒層２の密着性が悪くなる。前述の触媒
性能と密着性を両立させるためには触媒層２の膜厚とし
て１０〜２００μｍの範囲が適している。また、無機質
バインダー６はセラミック構造体１と触媒層２およびセ
ラミック繊維３、セラミック微粉末４、酸化触媒５を接
着する目的で用いるものであり、触媒性能の点からはで
きるだけ少ない方がよい。無機質バインダーＧの固形分
の含有量はセラミック繊維３、セラミック微粉末４、酸
化触媒５の含有量に対し、５〜１０重量％の範囲が適し
ている。

セラミック繊維３の材料は耐熱性、コストの点からアル
ミナ、ソリ力、ジルコニアの少なくとも１種からなるも
のがよい。

セラミック微粉末４の材オーｌは面４熱性、コスＩ−の
点からアルミナ、セリア、ジルコニア、ハＩＪ　りの少
なくとも１種からなるものがよい。

酸化触媒５の材料は広範囲のｌ温度で優れた触媒性能を
実現するために、耐熱性と高温での触媒性能に優れ、低
コストであるベロブスカイＩ・型複合酸化物と、低温で
の触媒性能に優れた白金、バランラム、ロジウムの少な
くとも１種からなる貴金属粒子の組め合せで構成した方
がよい。

無機質バインダー６の土、！籾は耐熱性の点からコロイ
ド粒子−からなるシリカ、アルミナ、ジルコニアが目的
に適している。

なお、（）［ガスが通過する通気ロアの大きさは排ガス
の流量、圧損、温度、排ガス浄化触媒体の大きざなど使
用条件によって異なるものであり、限定されるものでは
ない。

次にごの一実施例の構成ＱこおＬＪる作用を説明する。

排ガス浄化触媒体は自動車、燃焼機器、調理器などから
排出される未燃焼ガスや一酸化炭素を含む排ガス気流中
に配置され、触媒として機能する温度に加熱される。加
熱された排ガス浄化触媒体を通過する排ガス中の油煙、
炭化水素、−酸化炭素は排ガス中の酸素とともに酸化触
媒５の表面で接触し、酸化反応により炭酸ガスと水蒸気
に変換され、通気ロアより排出される。

前記排ガス浄化触媒体ｔこ用いられる酸化触媒５はペロ
ブスカイト型複合酸化物の微粉末５ａと、白金、パラン
うム、ロジウムの少なくとも１種の貴金属粒子５ｂとか
ら構成されている。この構成において、低温下では低温
での触媒性能に優れている白金などの貴金属粒子５ｂが
排ガスの浄化に機能し、高温下ではペロブスカイト型複
合酸化物５ａが排ガスの浄化に機能するので低温から高
温まで広範囲の温度領域において優れた触媒性能を実現
できる。

また、触媒層２はセラミック繊維３がその骨格をなし、
その周囲にセラミック微わ）末４、酸化触媒５、無機質
バインダー６が存在する構造となり、触媒層２内部にも
排ガスが拡散可能な多孔質構造となっている。したがっ
て、排ガスがその内部へも拡散し、表面だけでなく内部
に存在する酸化触媒５も触媒として機能することができ
る。またセラミック微粉末４を用いることにより酸化触
媒５の分散性を一層高くすることができる。その結果、
本発明の排ガス浄化触媒体は触媒として機能する表面積
を大きく、かつ触媒として機能する活性点の数を多くす
ることができ、より優れた触媒性能を実現することがで
きる。

ペロブスカイト型複合酸化物５ａは高温下でもその結晶
構造が安定しているので触媒としての機能が維持され、
白金、バランラム、ロジウムなどの貴金属粒子５ｂはそ
のほとんどがセラミ、り繊維３、セラミック微粉末４、
ペロブスカイト型複合酸化物５ａの空隙に固定されてい
るのでシンタリングやマイグレーションが防止され、そ
の結果、長期の使用において触媒性能の劣化を抑制でき
る。

さらに、セラミック微粉末４が触媒層２の表面に存在す
ることにより、自動車や調理器からＩｌｌ出される排ガ
ス中に含まれるイオウ、リンによる酸化触媒５の被毒が
防止され、触媒の劣化が抑制される。

次に本発明の具体的実験例について述べる。

実験例１第１図、第２図に示した構成及び前述の製造方法を用い
て排ガス浄化触媒体を作製した。ごの排ガス浄化触媒体
の作製に適用した祠ギ４、組成、形状などの各仕様は以
下の通りである。

（１）ハニカム状のセラミック構造体１■材料・アルミナ、ソリ力、マグネシアを主成分とするコープ
イエライ１− ■通気ロアの数・２００個／１ｎｃｈ２（２）触媒層２の構成材料及び組成 ■セラミック繊維３・アルミナ・シリカ　　　　　　４５重量％■セラミッ
ク微粉末４・Ｔ−アルミナ　　　　　　　　３９重量％■酸化触媒
５・ペロブスカイト型複合酸化物属酸化物５Ｌａｏ、　Ｑ
　Ｃｅｏ、　ｌ　Ｃｏ０ｚ　　　　　　９．５重量％貴
金属粒子５ｂパランラム　　　　　　　　　１５重量％■無機質バイ
ンダー６アルミナゾル（固形分）　　　５重量％このように作製
した排ガス浄化触媒体について、固定流通式で一酸化炭
素０１％濃度（空気バランス）及びプロパン０１％濃度
（空気バランス）の２種類のガスを用い、空間速度１５
０００ｈｒ−’の条件下でガスクロマトグラフィにより
変換率（浄化率）を評価したところ、−酸化炭素は１５
０°Ｃで９０％以上、プロパンは３５０°Ｃで９０％以
上の変換率が得られた。

また、セラミック微粉末４のＴ−アルミナの代わりにジ
ルコニアとハリクの混合微粉末を用いたところ、上記と
ほぼ同様な結果を得た。

実験例２第１図、第２図に示した構成及び前記製造方法を用いて
排ガス浄化触媒体を作製した。この排ガス浄化触媒体の
作製に適用した材料、組成、形状などの各仕様は以下の
通りである。

（１）ハニカム状のセラミック構造体１■材料アルミナ、シリカ、マグネシアを主成分とするコーディ
エライト ■通気ロアの数２００個／１ｎｃｈ２（２）触媒層２の構成材料及び組成 ■セラミック繊維３ジルコニア　　　　　　　　　４５重量％■セラミック
微粉末４・セリフ　　　　　　　　　　　　２５重量％■酸化触
媒５・ペロブスカイト型複合酸化物属酸化物５Ｌａｏ、６　
Ｓｒｏ、ｚ　Ｃｏｏ、ＩＩ　Ｍｎｏ、＋　０３２４重量
％・貴金属粒子５ｂ白金　　　　　　　　　　　　１重量％■無機質バイン
ダー６・ンルコニアヅル（固形分）　　　５ｆｆｉｆｆ１％ご
のように作製した（）１ガス浄化触媒体について、固形
流通式で一酸化炭素０．１％濃度（空気バランス）及ヒ
プロピレン０．１％濃度（空気バランス）の２種類のガ
スを用い、空間速度１５０００ｈｒ−’の条件下でガス
クロマトグラフィ心こより変換率（浄化率）を評価した
ところ、−酸化炭素は１８０’Ｃて９０％以上、プロピ
レンは４００’Ｃで９０％以」二の変換率が得られた。

また、貴金属として白金の代わりにロジウムを用いたと
ころ、上記とほぼ同様な結果を得た。

実験例３実験例１、実験例２で作製した排ガス浄化触媒体をガス
テープルの排気口に配置し、イオウ、リンを大量に含む
秋刀魚、鯖による調理実験を１００回実施した。その後
、実験例１、実験例２と同一方法で変換率（浄化率）を
評価したところ、性能の劣化は認められず良好な結果を
得た。

発明の効果以上のように本発明は、排ガス浄化触媒体の触媒層にペ
ロブスカイト型複合酸化物の微粉末と、白金、パラジウ
ム、ロジウムの少なくとも１種の貴金属粒子とからなる
酸化触媒を用いることにより、低温下では低温での触媒
性能に優れている白金などの貴金属粒子が排ガスの浄化
に機能し、方高温下ではべりブスカイト型複合酸化物が
排ガスの浄化に機能するので低温から高温まで広範囲の
温度領域において優れた触媒性能を実現できる。

また、触媒層はセラミック繊維を用いるこ七により排ガ
スがその内部へ拡散できるように多孔質構造とすること
ができるので触媒層表面だけでなく内部に存在する酸化
触媒も触媒として機能することができるとともに、セラ
ミック微粉末を用いることにより酸化触媒の分散性を高
くすることができるので触媒として機能する表面積を大
きく、かつ触媒として機能する活性点の数を多くするこ
とができる。その結果、より優れた触媒性能を実現する
ことができる。

また、酸化触媒として用いるペロブスカイト型複合酸化
物は耐熱性に優れているので高温化で使用されても触媒
としての性能劣化を防止することができ、一方、白金、
パラジウム、ロジウムなどの貴金属粒子はそのほとんど
がセラミック繊維、セラミック微粉末、ペロブスカイト
型複合酸化物の隙間に固定されているのでソンタリング
やマイグレーションを防止することができる。さらに、
触媒層表面にセラミック微粉末を存在させるごとにより
、イオウやリンによる酸化触媒の被毒が抑制される。そ
の結果、長期の使用において優れた触媒性能を維持でき
る。

また、触媒層はセラミック繊維、セラミ、り微粉末、酸
化触媒、無機質バインダ〜の混合スラリをスプレー、浸
漬などの方法でセラミック構造体の表面に付着さセるこ
とにより形成されるので簡単な製造工程で生産できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である排ガス浄化触媒体の断
面図、第２図は同触媒体の触媒層の断面図である。ｂ】・・・・・セラミック構造体、２・・・・・触媒層、
３・・・・・セラミック繊維、４・・・・・・セラミッ
ク微粉末、５・・・・酸化触媒、６・・・・無機質バイ
ンダー、７　・・・通気口。代理人の氏名　弁理士　小鍜冶　明　ばか２名てラミッ
ク戦雅−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）排ガスが通過する通気口を備えたアルミナ、シリ
カを主成分とするセラミック構造体の表面に、セラミッ
ク繊維とセラミック微粉末と酸化触媒と無機質バインダ
ーの混合物よりなる触媒層を形成した排ガス浄化触媒体
。
（２）セラミック繊維がアルミナ、シリカ、ジルコニア
の少なくとも１種からなる特許請求の範囲第１項記載の
排ガス浄化触媒体。
（３）セラミック微粉末がアルミナ、セリア、ジルコニ
ア、バリタの少なくとも１種からなる特許請求の範囲第
１項記載の排ガス浄化触媒体。
（４）酸化触媒が基本構造式ＡＢＯ＿３で表されるペロ
ブスカイト型複合酸化物と、白金、パラジウム、ロジウ
ムの少なくとも１種の貴金属粒子とからなる特許請求の
範囲第１項記載の排ガス浄化触媒体。