JPH04197444A - 排気ガス浄化用触媒体およびその製造方法 - Google Patents

排気ガス浄化用触媒体およびその製造方法

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JPH04197444A
JPH04197444A JP2331256A JP33125690A JPH04197444A JP H04197444 A JPH04197444 A JP H04197444A JP 2331256 A JP2331256 A JP 2331256A JP 33125690 A JP33125690 A JP 33125690A JP H04197444 A JPH04197444 A JP H04197444A
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JP
Japan
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carrier
layer
honeycomb
metal
honeycomb carrier
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JP2331256A
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Haruo Doi
土井 晴夫
Hideo Sofugawa
英夫 曽布川
Hiroshi Hamamoto
弘 浜本
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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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) 本発明は担体を金属製ハニカム形状とし、エンジンの排
圧を低減した排気ガス浄化用触媒体に関する。
(従来技術およびその問題点) 従来金属ハニカム担体への貴金属の担持は、■金属ハニ
カム担体に直接γ−アルミナ(Al2O3)をウォッシ
ュコートするか、■アルミニウム(1)からなる金属ハ
ニカム担体を空気中で加熱することによってその表面を
Al2O3生成させた後、γ−An2Chを約50μm
ウォッシュコートし、その後金属を担持する方法が取ら
れている。■の如(、金属ハニカム担体に直接ウォッシ
ュコートした場合には、金属ハニカム担体とウォッシュ
コートシたγ−A1203との間に、強い結合が生成し
にくいため、コートした厚いγ−AlvOsが剥離し易
いという欠点がある。■の場合は、金属ハニカム担体を
予め酸化処理する場合には、酸化処理によって担体表面
に生成たAlzOsと、その上にウォッシュコートした
γ−Altosとは、Altosという点では同一であ
るが、両者間に化学的結合が生じていないので、ウォッ
シュコートされたγ−AnzOsの耐剥離製は不十分で
ある。
■さらに、特開昭56−96726には、金属担体箔が
15〜25重量%のCr、3〜6重量%のA1、所望に
より0.3〜1.0重量%のY、そして残部がFeであ
るフェライトステンレス鋼合金である時、空気中で87
0〜970℃の間の適当な温度で加熱すると、金属箔の
加工面にAutosウィスカーが生成し、このウィスカ
ーはγ−AlzOsがウォッシュコートされた際に、コ
ーティング層を該箔に強固に結合するのに役立つと述べ
られている。
しかし、金属箔上のAl2O5ウィスカーの役割はγ−
AlzOsコーティング層に該ウィスカーかからまって
コーティング層の剥離を妨げるというものに過ぎない。
従って、この技術によって厚さ50μmにもおよぶγ−
AI20sコーティング層の剥離を抑制できるものでは
ない。
また、前記したように、ウォッシュコートしたγ−Aj
7をO,コート層は厚さが50μmと厚い。
従って、該コーティング層の存在は、ハニカム担体の開
口面積を減少させ、エンジンの排圧を高める原因となっ
ている。もっとも金属担体は、セラミック担体と比較す
ると開口面積はかなり小さい。
すなわちセラミック担体では、エンジンの排圧をセラミ
ックハニカム担体に比べかなり軽減できている。しかし
、γ−AI!tOsウォッシュコート層を無くすること
が出来れば、さらに開口面積を大きくすることが出来、
それによってさらにエンジンの排圧を低減できることと
なる。
(発明の目的) 本発明は上記従来技術の問題点を解決するために金属ハ
ニカム担体にウォッシュコートしたγ−Af20s層を
無くし、エンジンの排圧を低減した排気ガス浄化用触媒
体を提供しようとするものである。
(第1発明の説明) 本第1発明は、金属製ハニカム担体と、その上に形成し
た接合部が拡散反応によって結合している。2〜20μ
mのアルミナ層と、該アルミナ層に担持した貴金属から
なることを特徴とする排気ガス浄化用触媒体に関するも
のである。
本発明に係る触媒体では、担体表面に形成したAf2O
i層の厚さを20μm以下に薄(出来るので、従来のγ
−AI!zOsウォッシュコート層に比べて厚さを1/
2以下に薄くすることが可能であり、これによって金属
ハニカム担体の開口面積を大きくすることができ、従来
の金属ハニカム担体と比べ、排気ガスの排圧を大幅に低
減できる。また、金属ハニカム担体とA 1220 s
層とは化学反応によって強固に結合しており、単にγ−
A1zOsをウォッシュコートしたに過ぎない従来の担
体に比較してAlzOs層の耐剥離性が著しく向上した
。
(第1発明のその他の発明の説明) 前記第1発明において、金属ハニカム担体は鉄基合金、
例えばFe−20重量%Cr−5重量%A1合金が用い
られる。該担体はコルゲート状に成形されるので、加工
性の良好な材質でなければならない。通常、箔の状態で
用いる。厚さは30〜100μm程度が望ましい。30
μmより薄いと金属ハニカム担体の強度が十分ではなく
なり、取扱が困難になる。また、100μmより厚いと
ハニカム担体の開口面積か小さ(リ、排気ガスの排圧低
減効果が小さくなり、金属ハニカム担体とすることのメ
リットおよび本発明を適用することの効果が小さくなる
。
AlzOs層の厚さは、2〜20μmで用いる。
従来のウォッシュコート層に比べて著しく薄(できる。
20μmより厚いと金属ハニカム担体の開口面積が小さ
くなり、排気ガスの排ガスの排圧低減効果が小さ(なる
。逆に2μmより薄いと貴金属を担持しにくくなる。
前記担体とAI!zOs層との接合部は、拡散反応によ
って結合している。該拡散反応処理は後述するように非
酸化性雰囲気中での加熱によって行う。
また、触媒金属である貴金属は、触媒において通常用い
るPt、Rh、Pd等を用いる。貴金属は通常PtとR
h又はPt、RhとPdの組合せで用いる。
PtおよびRhの担持割合は、P t/Rh触媒の場合
、Ptは1.0〜2.0 g/A、Rhは0.10〜0
.5g/12担持する。望ましくはPtは1.2〜1.
6g/β、Rhは0.16〜0.4g/l担持する。P
t/Pd/Rh触媒の場合は、P 10.2〜1.og
/i!、PdO12〜1.2g/l、Rhを0.05〜
0.4g、#担持する。望ましくはptを0.3〜0.
7g/l、Pdを0.3〜1.Og/A、Rhを0.0
7〜0.3g/I!担持する。
Pt/Rh触媒において、Pt量量を1.0〜2.0g
/CRhの量を0.1〜0.5/lとする理由は、Pt
量か1.0#、Rh量が0.1g/jl!以下では、排
気ガスのエミッションが規制値を満足することが出来な
いからである。また、Pt量を2.0g/l、Rh量を
0.5g/A以上としてもそれに見合う効果が無いから
である。Pt/Pd/Rh触媒においても限定理由は同
様である。
また、前記A(22Ch層にCeをCen2の形で含有
せしめても良い。CaO2を含有させると、その酸素ス
トレージ能を利用して、理論空燃比近傍でのNO,HC
,COの浄化活性の幅を広げることができる。
その含有量は0,13〜0.53モル/βが望ましい。
2.5%より少ないと前述したCeによる酸素ストレー
ジ能を発揮させることができない。一方lO%を越える
量を添加しても効果を期待できない。
(第2発明の説明) 本第2発明は、鉄基合金薄板の表面に蒸着によってアル
ミニウム層を形成する工程と、該鉄基台金薄板をハニカ
ム形状の担体に成形する工程と、該ハニカム担体を非酸
化性雰囲気中で加熱してノ1ニカム担体とアルミニウム
層とを拡散によって結合する拡散処理工程と、該拡散処
理を行ったノ\ニカム担体を酸化雰囲気中で加熱し、ア
ルミニウムを酸化してアルミナに変える酸化工程と、該
ハニカム担体に貴金属を担持する工程とからなる排気ガ
ス浄化用触媒体の製造方法に関するものである。
本第2発明の製造方法によれば、金属ハニカム担体の表
面に20μm以下の薄いAf2Chを容易に形成するこ
とができるので、エンジン排カスの排圧を低減化し得る
触媒体を容易に製造できる。また、蒸着によって形成し
たA1層を非酸化性雰囲気中で拡散処理した後に、該A
I!を酸化してA1.tOs層とするため、金属ハニカ
ム担体とA12Ch層が強固に結合した触媒体を得るこ
とができる。
(第2発明のその他の発明の説明) 前記第2発明においてAAの蒸着は真空蒸着によって行
う。鉄基合金薄板の両面に蒸着を行う。
真空蒸着はスパッタあるいは電子ビーム蒸着等の通常の
方法によって行う。
次に前記AJ7を蒸着した薄板の一部をコルゲート状に
成形する。該コルゲート状の薄板と前記Alを蒸着した
平板を重ねて、平板が内側になるように巻き取り、ハニ
カム状に成形し、ハニカム担体を得る。
このハニカム担体を真空中あるいはH2等の非酸化性気
流中300℃ないし650°Cの間で拡散処理を行う。
処理時間は300℃近い低温では2時間程度の処理が必
要である。しかし温度と共に処理時間は短縮でき、65
0°Cでは処理時間は30分程度でもよい。この処理に
よってAfの一部が下地の鉄基合金中に拡散し、11層
と担体とは結合し、かつコルゲート状の箔の突起部と平
板との間も強固に結合される。
次に、このハニカム担体を1000℃以上1200°C
以下の温度で酸化雰囲気中で1〜2時間程度加熱すると
、A1層は酸化されてAffi2CL層となる。
このようにして生成したAI!203層は、下地の鉄基
合金と強固に結合しており、剥離することはない。
次にこのようにして作製した金属製ハニカム担体に貴金
属を担持する。本発明では貴金属粒子径が微細でかつ均
一な状態で担持されるように貴金属の分子あるいはコロ
イドを用いる方法によって行う。
貴金属の分子としては金属カルボニルクラスターがある
。Ptのカルボニルクラスターとしては(NE t 4
)[(P t 5(CO)s)  nコ (n=1〜5
)等がある。RhのカルボニルクラスターとしてはRh
a(Co)16やRh 4(CO)1□等がある。
これらのクラスターをテトラヒドロフラン等の溶媒に溶
解し、これを前記のハニカム担体に含浸担持する。その
後ハニカムを空気中で500℃、1時間加熱し、カルボ
ニルクラスターを分解し、貴金属を析出担持させる。
貴金属コロイドは塩化白金酸、塩化ロジウム、塩化パラ
ジウム等の水/アルコール溶液中で高分子(例えばN−
vinyl −2−pyrrolidone )の存在
下での環流によって得られる。このコロイド溶液を用い
て前記ハニカム担体にコロイドを含浸担持する。含浸後
学気中で約500℃で1時間加熱し、高分子を分解し、
ハニカム中に貴金属を担持する。
また、貴金属の担持は三元触媒において、ウォッシュコ
ートAnz03層に貴金属を担持する通常なされる方法
によって行ってもよい。
また、Ce 02を含むAltos層を形成するには、
AIを蒸着する際に同時にCeの蒸着を、例えば二元同
時真空蒸着によって行う。AI!、Ce同時蒸着後の処
理は前記Alのみを蒸着した場合と同様に行えばよい。
(実施例) まず、Fe−20重量%Cr−5重量%An鉄基合金を
冷間圧延し、厚さ50μmの箔を作製した。この箔を真
空蒸着装置の中に装入し、A1およびCeを蒸発源とし
二次元同時蒸着を行い、前記箔の両面に蒸着層を形成し
た。得られた層の厚さは約IOμmであり、数層にはC
eを0.3モル/l担持せしめた。
このようにAIとCeを同時に蒸着した箔をコルゲート
状に成形した。また、同条件で蒸着した別の箔は平板の
ままとした。前記コルゲート状の箔に平板の箔を重ねて
、平板の箔が内側になるように緊密に巻き取り、ハニカ
ム構造体とした。該ハニカム担体の容積は1.31、セ
ル密度は400Celh / sq、 1nch、セル
の壁厚さは50μmである。得られた層の厚さは約IO
μmであり、数層にはCeを0.3モル/l含有せしめ
た。
次に該ハニカム構造体を真空中500℃で1時間加熱処
理を行った。この処理によって鉄基合金箔とAf−Ce
蒸着層の間で相互に拡散が生じ、鉄基合金箔との接触部
で凝着が生じ、ハニカム構造体は強固に一体化する。こ
の時点でハニカム構造体の端部を部分的に溶接し、ハニ
カム構造体を固定化する。
こうして得られたハニカム構造体を大気中1100℃で
1時間加熱した。この加熱により鉄基合金箔に蒸着した
Af−Ce合金層は完全に酸化され、Al2O5とCe
 O2の混合層となる。この混合層は下地の鉄基合金層
と強固に結合しており、下地との間で剥離を生じること
はない。
次に、ハニカム構造体の表面にPt/Rh貴金属を担持
した。PtおよびRhの担持量はptが1.5g/lR
hが0.3g/lとした。PtおよびRhの担持は、P
tおよびRhのカルボニルクラスタである(NE t 
4) [(P t 5(Co)s) nコ(n=1〜5
’)ならびにRh s(CO)+2を溶媒であるテトラ
シトロフランに溶解し、この溶液をハニカム構造体の端
部から他端へ流してPtおよびRhが均一に担持された
触媒体(実施例触媒Na1)を得た。
次に比較触媒として実施例触媒で用いたのと同様の金属
製ハニカム担体にγ−Af20sをウォッシュコートし
、これにPt/Rh貴金属を実施例触媒と同量含浸担持
した触媒(比較例触媒NlIC1)を得た。ウォッシュ
コート層の厚さは50μmであった。
これら実施例触媒bt、比較例触媒NnC1の触媒体の
排気ガス流通抵抗を同一容積、セル密度で求め、比較し
た。流通抵抗は次のような方法によって行った。金属製
ハニカム担体を自動車に装置する際と同一の円筒状の保
持具内に排気ガスがハニカム内のみを通過するように装
着し、保持具の両端のフランジにパイプを接続した。一
方のパイプから空気を4rrl’/min、の流量でハ
ニカム中に流した。この時、両パイプに細管を取りつけ
、マノメータによって両端での圧力差を測定し、ハニカ
ムの流通抵抗を求めた。
流量が4rrr/min、のもとで、比較例触媒階CI
の流通抵抗は75mmAqであったが、実施例触媒階1
は68mmAqであり、本実施例の触媒体によれば流通
抵抗を低下し得ることが分る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属製ハニカム担体と、 その上に形成した接合部が拡散反応によって結合してい
    る2〜20μmのアルミナ層と、該アルミナ層に担持し
    た貴金属からなることを特徴とする排気ガス浄化用触媒
    体。
  2. (2)鉄基合金薄板の表面に蒸着によってアルミニウム
    層を形成する工程と、 該鉄基合金薄板をハニカム状の担体に成形する工程と、 該ハニカム担体を非酸化性雰囲気中で加熱してハニカム
    担体とアルミニウム層とを拡散によって結合する拡散処
    理工程と、 該拡散処理を行ったハニカム担体を酸化雰囲気中で加熱
    し、アルミニウムを酸化してアルミナに変える酸化工程
    と、 該ハニカム担体に貴金属を担持する工程と、からなる排
    気ガス浄化用触媒体の製造方法。
JP2331256A 1990-11-28 1990-11-28 排気ガス浄化用触媒体およびその製造方法 Pending JPH04197444A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006026561A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Japan Science & Technology Agency 触媒体、排気ガス浄化用触媒体及び触媒体の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006026561A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Japan Science & Technology Agency 触媒体、排気ガス浄化用触媒体及び触媒体の製造方法

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