JPH0433494B2 - - Google Patents

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JPH0433494B2
JPH0433494B2 JP58052505A JP5250583A JPH0433494B2 JP H0433494 B2 JPH0433494 B2 JP H0433494B2 JP 58052505 A JP58052505 A JP 58052505A JP 5250583 A JP5250583 A JP 5250583A JP H0433494 B2 JPH0433494 B2 JP H0433494B2
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JP
Japan
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rare earth
weight
oxide
catalyst
earth element
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JP58052505A
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English (en)
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JPS59179153A (ja
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Michiaki Yamamoto
Takashi Oohito
Noryuki Shimazaki
Kazunari Suzuki
Masahiro Nomura
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Mitsui Kinzoku Co Ltd
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は排ガス浄化用三元触媒に関するもので
ある。 活性アルミナの比較的薄い皮膜を、アルミナ、
シリカ、アルミナ−シリカ、コージライト、ムラ
イト、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素等の耐火
物素材からなるハニカム型担体表面に付着させて
ウオツシユコーテング層を形成し、その触媒担体
に銅、ニツケル、コバルト、白金、パラジウム、
ロジウム等よりなる触媒有効成分を含浸担持せし
めるかあるいはウオツシユコーテング時に触媒有
効成分を併用せしめてなる触媒はすでに知られて
いる。 この活性アルミナの比較的薄い皮膜(ウオツシ
ユコーテング層)の良否が触媒性能を左右するた
めに、ウオツシユコーテング層は大きな表面積を
有し、かつ振動とか熱衡撃によつても剥離するこ
となく担体に強固に密着していることが必要であ
る。したがつて、従来のウオツシユコーテング層
は比表面積が大きく、触媒の使用に適した細孔を
有し、かつ担体への密着性が良好な活性アルミナ
が主成分になつている。 しかしながら、活性アルミナのみのウオツシユ
コーテング層では耐熱性がなく、可酷な条件で使
用される場合の耐久性能が不十分である。そこで
触媒耐久性能を向上する目的で希土類元素などを
併用せしめている。その場合、これまではいずれ
もアルミナを主成分としてそれに補助的に希土類
元素を添加するという方法が取られてきた。 ウオツシユコーテング層中に希土類元素を併用
せしめる方法は、特開昭57−87839号公報に提案
されている。この方法では希土類元素の可溶性塩
とアルミナからなる懸濁液を用いてウオツシユコ
ーテングを行つている。しかし、この方法ではウ
オツシユコーテングの全重量に対する総希土類元
素酸化物の重量比が最大でも50%以下の比率でし
か使用できない。なぜなら同公報に記載されてい
る通り総希土類元素酸化物の比率がこれ以上増加
すると触媒の浄化性能が大きく低下するからであ
る。すなわち、これまでのウオツシユコーテング
層においては総希土類元素酸化物が活性アルミナ
よりも多く使用されることはなかつた。 本発明者らはウオツシユコーテングに適した高
活性かつ密着性の良好な希土類元素の液状組成物
の製造方法およびその組成物をウオツシユコーテ
ングに使用して希土類元素を添加せしめる方法を
検討した結果、ガス浄化用触媒(特開昭57−
119834)に開示されているような中性に近い希土
類元素の液状組成物を従来の希土類元素使用量よ
りも多量に使用してウオツシユコーテングを行う
と、触媒の浄化性能が低下することなくむしろ従
来の方法で得られたアルミナコーテングに比較し
て触媒有効成分担持後の触媒活性および熱的特性
が著しく向上することを見出した。 本発明の目的は、コーテング皮膜の密着性が良
好で、かつ触媒活性および熱的特性の優れたガス
浄化用触媒を提供することにある。 本発明の他の目的は、窒素酸化物(NOx)、炭
化水素(HC)および一酸化炭素(CO)を同時に
除去しうる優れた触媒(三元触媒)を提供するこ
とにある。 以上の如き目的は、不活性担体表面に希土類元
素酸化物と活性アルミナとからなる組成物の被膜
が形成されており、該希土類元素酸化物が該組成
物の40〜65重量%を占めており、該希土類元素酸
化物がセリウム酸化物及びランタン酸化物を含ん
でおり、該セリウム酸化物と該ランタン酸化物と
の合計量が該希土類元素酸化物の70重量%以上で
あり、該セリウム酸化物と該ランタン酸化物との
重量比(Ce/La)が0.5〜3であり、該被膜に白
金、パラジウム及びロジウムからなる群から選ば
れた少なくとも一種の白金族元素が担持されてい
ることを特徴とする排ガス浄化用三元触媒によつ
て達成される。 不活性担体としてはたとえば、アルミナ、シリ
カ、アルミナーシリカ、コージライト、ムライ
ト、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素等の耐火物
素材からなるハニカム型担体が用いられる。 希土類元素酸化物にはセリウム酸化物とランタ
ン酸化物を含ませ、セリウム酸化物とランタン酸
化物は全希土類元素酸化物の70重量%以上を占め
るようにする。残部は、セリウム及びランタン以
外の希土類元素、たとえば、プラセオジム、ネオ
ジム、サマリウム、ユーロピウム、ジスプロシウ
ム、イツテリビウム等の酸化物からなる。 本発明においては、希土類元素酸化物は被膜を
形成する組成物の40〜65重量%、好ましくは50〜
60重量%を占める。この範囲外では、後記の実施
例からも明らかなように触媒性能の改良効果が少
ない。 本発明においては、セリウム酸化物とランタン
酸化物との重量比(Ce/La)が0.5〜3である。
この範囲外では、後記の実施例からも明らかなよ
うに触媒性能の改良効果が少ない。 次に、本発明の触媒の製造方法を述べる。 まず、次のようにして希土類元素液状組成物を
製造する。すなわち、ランタン、セリウム、プラ
セオジム、ネオジム、サマリウム、コーロピウ
ム、ジスプロシウム、イツテリビウム等の希土類
元素の可溶性塩の単独の塩もしくはそれらの2種
以上の混合した塩1molを含む水溶液を、それら
の塩と反応するに要する化学量論の10〜30倍、好
しくは15〜25倍のアンモニア水中に徐々に添加し
30〜60分間撹拌して中和する。中和が終了したら
静置して上澄液をデカンテーシヨンにより除去
し、遠心分離器により沈殿物を別する。次にこ
の沈殿物を20〜30の脱イオン水中にリパルプし
て十分に撹拌したのち同様に遠心分離器で別す
る。こうした操作を上澄液がPH=10以下になるま
で繰返していくとリパルプした際沈殿物と洗浄液
が自然放置したままでは分離しなくなるので、こ
の状態に達した懸濁物を遠心分離器で別して沈
殿物を取り出し、振とう器あるいは手で激しく振
とうし、つづいて60℃以上好しくは75〜80℃の温
度で2時間以上加温すると懸濁物の粘度が変り色
が顕著に変化して希土類元素の液状組成物が得ら
れる。こうして得られるコロイド状の液状組成物
は長期間保存しても均一な液状組成物のまゝ保持
でき、液状組成物中の希土類元素の濃度は必要に
応じて水で希釈して用いる。 このようにして製造した希土類液状組成物と活
性アルミナとを、総希土類元素酸化物量が全体の
40〜65重量%好ましくは50〜60重量%になるよう
に混合する。活性アルミナと希土類液状組成物の
混合物を十分に混和してから均一な懸濁組成物を
つくる。なお、この懸濁組成物はそのままで使用
してもよいが、酢酸を併用するとウオツシユコー
テングの操作が改善される。 上記懸濁組成物をウオツシユコーテング後400
〜700℃で1〜数時間仮焼し、その上に触媒有効
成分の含浸液を用いて従来法におけると同様にし
て担体に含浸、担持し、従来法におけると同様に
乾式還元及び湿式還元のいずれかの方法によつて
還元処理を行うか、または上記懸濁組成物中に、
触媒有効成分を活性アルミナ中に分散し、還元し
て得た貴金属含有活性アルミナを混和してからウ
オツシユコーテングを行い、ウオツシユコーテン
グ後400〜500℃で1〜数時間仮焼する。 以下に本発明触媒製造の好しい一例について詳
細に説明する。 活性アルミナ50重量部と、希土類元素の可溶性
塩をアンモニアと反応させて得た希土類液状組成
物50重量部と、酢酸4重量部を混合しボールミル
で十分に混和する。 得られた懸濁組成物を用いてコージライト製ハ
ニカム担体のウオツシユコーテングを行い、乾燥
後700℃で1〜3時間仮焼する。このハニカム担
体に対する触媒含浸液として担体1000mlにつき、
ジニトロジアミノ白金およびニトロジアミノロジ
ウムをそれぞれ2.5〜15ミリmolおよび0.5〜3ミ
リmol好しくは5〜10ミリmolおよび1〜2ミリ
molならびにその4倍ミリmolのアゾジカルボン
アミドの撹拌混合物を調製する。この含浸液を40
〜70℃好しくは50〜60℃に加温してからハニカム
担体に含浸させ、その後還元を行う。 本発明は以上のように構成したので、熱安定
性、耐久性能、触媒浄化性能の優れた触媒を得る
ことができた。 本発明触媒は、例えば後記実施例の試験法によ
るCO、HC、NOを含む三元触媒反応において、
それぞれの成分が50%浄化率に至るまでの反応温
度を本発明の特定結合によらない触媒と比較する
と10〜40℃低温側で反応が達成される。 さらにまた各空燃比(A/F)における浄化率
を平均して求めた平均浄化率を特定結合による触
媒の有無によつて比較しても、本発明触媒は特定
結合によらない触媒よりも常に平均浄化率が高
く、これにより本発明触媒の空燃比の巾が拡大さ
れている。 さらにまた本発明触媒および特定結
合によらない触媒を950℃で10時間熱処理してそ
れらの平均浄化率を比較しても本発明触媒の性能
が著しく向上している。 以上の如き本発明の触媒は自動車排ガス浄化用
触媒に適用されるが、その他に工業廃ガス、家庭
用燃料廃ガス、各種脱臭装置等のCO、HCおよび
NOxの浄化等極めて広い範囲に適用される。 以下に本発明を実施例でさらに具体的に説明す
るが、本発明はこれによつて限定されるものでは
ない。 実施例 1 8mol/のアンモニア水80重量部中に
0.2mol/の硝酸セリウム20重量部を徐々に添
加して60分間撹拌した。撹拌後、静置して上澄液
をデカンテーシヨンし残部の懸濁液を連続式遠心
分離器を用い別した。沈殿物は脱イオン水60重
量部でリパルプし、同様にして遠心分離器で別
した。得られた沈殿物に脱イオン水1重量部を加
え振とう器で60分間振とうした後、85℃で2時間
加温してコロイド状のセリウム液状組成物を得
た。液状組成物中のパルプ濃度は約20%であつ
た。 上記方法と同様な方法により硝酸ランタンを用
い、コロイド状のランタン液状組成物を得た。液
状組成物中のパルプ濃度は約20%であつた。 これらのセリウムおよびランタン液状組成物を
酸化物として15〜80重量部とγ−アルミナ20〜85
重量部と酢酸4重量部からなる混合物100重量部
に水400重量部を加えボールミル中で8時間混合
し、セリウムとランタンを含有するウオツシユコ
ーテング用アルミナスラリーNo.1〜13を調製し
た。 比較例 1 コンデア製アルミナ50重量部に1規定の酢酸溶
液40重量部を添加し、ニーダーで10分間混練し
た。この混練物をポリ容器に移し室温で60分間養
生した後、110℃で6時間乾燥した。この乾燥物
を常温まで冷却したのち、117重量部の水に徐々
に解膠させ撹拌しながら5時間養生し、コロイド
状液状組成物を得た。アルミナ濃度は約25%であ
つた。 このコロイド状液状組成物50重量部、γ−アル
ミナ100重量部、水300重量部に酸化セリウム又は
酸化ランタンとして28重量部を加え、ボールミル
中で16時間混和し希土類元素を含有する比較ウオ
ツシユコーテングNo.1〜2を調製した。 実施例 2 セリウム酸化物が42%、ランタン酸化物が40
%、残部がプラセオジウム、ネオジウムなどの希
土類酸化物からなる希土類硝酸塩を0.4mol/
の濃度で10重量部を8mol/のアンモニア水40
重量部中に徐々に添加して60分間撹拌した。撹拌
後、実施例1と同様に別した。沈殿物は120重
量部の脱イオン水でリパルプし実施例1と同様に
遠心分離器で別した。得られた沈殿物に脱イオ
ン水1重量部を加え振とう器で60分間激しく振と
うした後、80℃で2時間加温してコロイド状の希
土類混合液状組成物を得た。液状組成物中のパル
プ濃度は約25%であつた。この液状組成物を実施
例1と同様な方法で希土類元素を含有するウオツ
シユコーテング用アルミナスラリーNo.14〜18を調
製した。 試験例 1 実施例1〜2で調製したウオツシユコーテング
用液状組成物および比較例1で調製したウオツシ
ユコーテング組成物を用い、コージライト製ハニ
カム担体(セル密度:300セル/in2)に約15%の
ウオツシユコーテングを施した。ウオツシユコー
テング後650℃で3時間仮焼した。このハニカム
担体1に白金として1.3g含有するジニトロジ
アミノ白金と白金1重量部に2重量部のアゾジカ
ルボンアミドおよびシスチン1重量部との錯体水
溶液中で含浸し乾燥後、つづいてロジウムとして
0.13g含有するジニトロアミノロジウムとロジウ
ム1重量部に2重量部のアゾジカルボンアミドお
よびシスチン1重量部との錯体水溶液中で含浸
し、500℃で水素還元して触媒を調製した。 上記触媒試料について、新品触媒と空気中にお
いて950℃で10時間熱処理した耐久後の触媒を用
い、次の試験条件により触媒活性を評価した。 試験結果は第1表に表す。 触媒性能試験条件 (1) ガス組成 (容量基準) CO:1.05%C3H8:1000ppm H2:0.35%CO2:10% O2:変動H2O:10% NO:2000ppmN2:残部 (2) 空間速度:150,000/HV (3) 測定方法 空気と燃料の比率(A/F)を14.5〜15.0の範
囲で変化させこの間におけるCO、HC、NOの平
均浄化率を測定する。 実施例 3 白金88ミリmol/、パラジウム83ミリmol/
およびロジウム25ミリmol/からなるジニト
ロジアミノ白金硝酸パラジウムおよびジニトロア
ミノロジウムの混合溶液50mlをベーマイトから製
造したアルミナ液状組成物(特開昭53−45314)
10〜30重量部中に均一分散し乾燥後500℃で水素
還元した。 上記アルミナ10〜30重量部とδ−アルミナ10〜
50重量部と実施例1と同様な方法で製造したセリ
ウムおよびランタン液状組成物(酸化物として)
20〜80重量部と酢酸4重量部からなる貴金属含有
アルミナスラリー100重量部に水400重量部を加え
ボールミル中で8時間混合し、貴金属とセリウム
とランタンを含有するウオツシユコーテング用ア
ルミナスラリーNo.19〜27を調製した。 試験例 2 実施例3で調製したウオツシユコーテング組成
物を用い、コージライト製ハニカム担体(セル密
度:300セル/in2)に、白金、パラジウム及びロ
ジウムの含有量がハニカム担体1当りそれぞれ
0.86g、0.44g及び0.13gになるように10〜15%
ウオツシユコーテングを施した。ウオツシユコー
テング後500℃で2時間仮焼した。 上記触媒試料について試験例1と同様な方法に
より新品触媒と耐久触媒の触媒活性を評価した。 試験結果を第1表に示す。
【表】
【表】
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 不活性担体表面に希土類元素酸化物と活性ア
    ルミナとからなる組成物の被膜が形成されてお
    り、該希土類元素酸化物が該組成物の40〜65重量
    %を占めており、該希土類元素酸化物がセリウム
    酸化物及びランタン酸化物を含んでおり、該セリ
    ウム酸化物と該ランタン酸化物との合計量が該希
    土類元素酸化物の70重量%以上であり、該セリウ
    ム酸化物と該ランタン酸化物との重量比(Ce/
    La)が0.5〜3であり、該被膜に白金、パラジウ
    ム及びロジウムからなる群から選ばれた少なくと
    も一種の白金族元素が担持されていることを特徴
    とする排ガス浄化用三元触媒。 2 上記の希土類元素酸化物が、希土類元素の可
    溶性塩をアンモニア水と反応させて得られる希土
    類液状組成物を活性アルミナとの混合懸濁組成物
    としてウオツシユコーテング後に仮焼して得られ
    たものである特許請求の範囲第1項記載の排ガス
    浄化用三元触媒。
JP58052505A 1983-03-31 1983-03-31 排ガス浄化用三元触媒 Granted JPS59179153A (ja)

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