JPH09206593A - 排ガス浄化触媒及びその製造方法 - Google Patents

排ガス浄化触媒及びその製造方法

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JPH09206593A
JPH09206593A JP8020759A JP2075996A JPH09206593A JP H09206593 A JPH09206593 A JP H09206593A JP 8020759 A JP8020759 A JP 8020759A JP 2075996 A JP2075996 A JP 2075996A JP H09206593 A JPH09206593 A JP H09206593A
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JP
Japan
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alumina
exhaust gas
catalyst
carrier
gas purifying
Prior art date
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Application number
JP8020759A
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English (en)
Inventor
Mitsuru Hosoya
満 細谷
Hiroshi Hirabayashi
浩 平林
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Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Publication date
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  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 450℃を超える高温域でも活性が高く且つ
耐久性の優れた触媒の提供。 【解決手段】 アルミナを担体として構成し且つ金を活
性成分として構成してなる触媒成分を基体上に備えたこ
とを特徴とする排ガス浄化触媒であり、好ましくは、担
体の厚さが10〜500μmであるもの。この触媒は、
アルミナ粉体とアルミナゾルと水とを混合してスラリー
を得、得られたスラリーに基体を浸漬してアルミナを被
覆し乾燥し焼成して担体を形成し、その後、その基体を
金化合物の水溶液に浸漬し乾燥し焼成して活性成分を形
成する浸漬方法により上首尾に製造できる。なお、好ま
しい金化合物は、塩化金酸(HAuCl4・nH20)で
あり、好ましい塩化金酸水溶液の塩化金酸の濃度は、
0.5〜10g/lである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの排気ガス中の窒素酸化物(NOx)並びに炭化水素
(HC)を有意的に低減できる排ガス浄化触媒及びその
製造方法に関し、更に詳しくは、高温の排ガスに対して
も触媒活性の高い排ガス浄化触媒及びその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】デイーゼルエンジンからの排ガスに含ま
れる窒素酸化物(NOx)や炭化水素(HC)を低減さ
せるために、現在では銅−ゼオライト(Cu−ZSM−
5)触媒や白金−アルミナ(Pt/Al23)触媒が広
く用いられている。
【0003】しかしながら、銅−ゼオライトは、共存水
蒸気や熱により劣化し易いという問題があり、また、白
金−アルミナ触媒は、150〜350℃と比較的低温の
領域で活性な触媒作用を示すものの高温領域ではその触
媒活性は著しく低下するという問題がある。このため、
高温の排ガスに対しても触媒活性の劣化が少なく、且つ
触媒活性の高い排ガス浄化触媒の開発が要望されている
のが現状である。
【0004】
【解決しようとする課題】従って、本発明の目的は、高
温の排ガスに対しても触媒活性が高く、且つ、高温の排
ガスによる触媒活性の劣化が少ない排ガス浄化触媒を提
供することにある。また、本発明の別の目的は、上述の
浄化触媒の簡便な製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、特定の触媒が上記目的
を達成し得ることを見いだし、本発明を完成するに至っ
た。
【0006】即ち、本発明の排ガス浄化触媒は、基体上
に触媒成分を備えた排ガス浄化触媒であって、該触媒成
分がアルミナを担体として構成し且つ金を活性成分とし
て構成してなるものであることを特徴とするものであ
る。好ましくは、前記担体の厚さは10〜500μmで
ある。
【0007】上述の排ガス浄化触媒は、アルミナ粉体と
アルミナゾルと水とを混合してスラリーを得、得られた
スラリーに基体を浸漬してアルミナを被覆し乾燥し焼成
して担体を形成し、その後、その基体を金化合物の水溶
液に浸漬し乾燥し焼成して活性成分を形成することを含
む製造方法により上首尾に製造できる。好ましくは、前
記金化合物は、塩化金酸(HAuCl4・nH2O)であ
り、前記水溶液中における該塩化金酸の濃度は、0.5
〜10g/lである。また、好ましくは、前記アルミナ
粉体とアルミナゾル(乾量重量)との配合割合は、アル
ミナの粉体:75〜99.9重量部に対して、アルミナ
ゾル:25〜0.1重量部である。また、好ましくは、
前記アルミナの乾燥は80〜150℃で3〜10時間加
熱することにより行い、焼成は500〜700℃で2〜
5時間処理することにより行う。また、好ましくは、前
記の基体を金の塩又は複塩の水溶液に浸漬した後の乾燥
は80〜150℃で3〜10時間加熱することにより行
い、焼成は500〜700℃で2〜5時間処理すること
により行う。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の排ガス浄化触媒に
ついて更に詳述する。
【0009】本発明の排ガス浄化触媒は、基体上に触媒
成分を備えた排ガス浄化触媒であって、該触媒成分がア
ルミナを担体として構成し且つ金を活性成分として構成
してなるものであることを特徴とするものである。
【0010】ここで、基体とは、ハニカム、球体、ペレ
ット等の立体的な構造体であって、その上に担体と活性
成分とからなる触媒成分を支持し得るものである。好ま
しくは、ハニカム状の構造体である。基体は、触媒反応
に関与しない不活性な物質からなるものでもよいし、ま
た、触媒反応に関与する活性な物質からなるものでもよ
い。典型的には、機械的強度及び耐熱性に優れたセラミ
ック、例えば、コージェライト、アルミナ、マグネシア
からなる。基体の製造に際して、成形助剤、補強材、無
機繊維、有機バインダーなどを適宜混入する場合があ
る。なお、基体は担体を兼ねることもできる。
【0011】基体上に設けられる担体は、主成分として
アルミナからなるものであり、好ましくは、BETが5
0〜300m2/gである。なお、補強成分としてシリ
カ、ジルコニア、マグネシア、チタニアなどの耐熱性が
ある成分であってアルミナと同様な粒度範囲にあるもの
を最大30重量部まで添加できる。好ましくは、前記担
体の厚さは1〜500μmである。厚みの増大と共に触
媒活性も向上するが、500μmを超えると最深部が反
応ガスと接触し難くなり触媒機能を有効に発揮し得ない
ので、上記範囲を好ましい範囲とした。
【0012】担体に担持された活性成分は金であり、こ
れは酸化物状、原子状及びイオン状のいずれの形態で担
持されてもよいが、好ましくは、酸化物状である。金の
担持率は、好ましくは、0.1〜20重量%である。な
お、上限は、それを超えると活性成分の増大に見合うだ
けの触媒機能の増大が期待できないことから設けられた
ものに過ぎないので、必要に応じて、その上限を超える
ことはできる。
【0013】上述の排ガス浄化触媒は、例えば、セラミ
ックのハニカム状基体に触媒成分を備えた形態で製造す
る場合には、アルミナ粉体とアルミナゾルと水とを混合
してスラリーを得、得られたスラリーに触媒構造体を構
成する基体を浸漬してアルミナを被覆し乾燥し焼成して
担体を形成し、その後、その基体を金の塩又は複塩の水
溶液に浸漬し乾燥し焼成して活性成分を形成することを
含む製造方法により上首尾に製造できる。
【0014】アルミナ粉体として市販の粒度が1〜10
0ミクロンでBETが50〜300m2/gのγアルミ
ナをそのまま使用できるが、アルカリの濃度がより少な
いものが好ましい。アルミナゾルはアルミナコロイド粒
子の粒径が10〜1000Åのものが好ましい。また、
アルミナ粉体とアルミナゾル(乾量重量)とは重量%
で、75〜99.9:25〜0.1の比率で配合するの
が好ましい。アルミナゾルが0.1重量%を超えるとア
ルミナ粉体間及びアルミナ粉体と基体との間に満遍なく
分配され接着性の増大に有意的に寄与するが、25重量
%を超えても接着性の更なる向上は期待できず却って機
械的強度の低下を招くため、上述の範囲を好ましい範囲
とした。また、水はアルミナゾルに添加してもよいし、
また、アルミナ粉体とアルミナゾルを混合した後に添加
してもよい。不純物の混入を防ぐため、イオン交換水を
使用するのが好ましい。
【0015】なお、白金、ルテニウム、ロジウム、パラ
ジウム、オスミウム、イリジウムなどの貴金属元素やラ
ンタン、イットリウム、セリウム、サマリウム、プラセ
オジウムなどの希土類元素やコバルト、ニッケル、鉄な
どの遷移金属元素やマグネシウム、バリウム、ナトリウ
ム、ストロンチウムなどのアルカリ土類元素も、助触媒
として、触媒成分100重量部当たり20重量部まで含
ませてもよい。
【0016】アルミナを基体上に被覆させるためには、
上述のアルミナスラリーに基体を浸漬しそれを引上げて
乾燥し焼成する。浸漬中は、アルミナが基体表面を均一
に且つ完全に覆うように、スラリーを撹拌するのが好ま
しい。また、被覆を促進するため、界面活性剤、好まし
くは、ポリオキシエチレン系の非イオン系界面活性剤を
添加できる。なお、基体をスラリーに浸漬し引上げて乾
燥し再び浸漬し引上げて乾燥するというように数回にわ
たる浸漬及び引上げ操作により、アルミナを基体上に被
覆するのが好ましい。被覆されたアルミナの乾燥は80
〜150℃で3〜10時間にわたって加熱することによ
り行うのが好ましい。また、焼成は、500〜700℃
で2〜5時間にわたって行うのが好ましい。
【0017】次に、金を担体に含浸法により担持させ
る。通常、水溶液を形成しうる金化合物(即ち、無機
塩、有機塩、金属酸又はその塩、なお、塩は複塩を含
む)を水に溶解して水溶液を形成し、その水溶液中に担
体が固定された基体を浸漬し引上げて担体に水溶液を含
浸させる。その後、乾燥して活性成分を固定担持させ
る。更に活性化処理として焼成する。金化合物として
は、塩化金酸(HAuCl4・nH2O)、その他の金化
合物があるが、好ましくは、塩化金酸(HAuCl4
nH2O)である。なお、nは、好ましくは4である。
水溶液中における該塩化金酸(HAuCl4)の濃度
は、0.1〜10g/lである。浸漬中は、上述のアル
ミナの基体への固定工程と同様に、撹拌したり界面活性
剤を添加するのが好ましい。好ましくは、前記の触媒構
造体を金化合物の水溶液に浸漬し引上げた後の乾燥は空
気中80〜150℃で3〜10時間にわたって加熱する
ことにより行い、活性化処理としての焼成は500〜7
00℃で2〜5時間にわたって処理することにより行
う。なお、焼成は、空気などの酸化雰囲気で行ってもよ
いし、また、水素含有不活性ガス(例えば、窒素ガス)
などの還元性雰囲気で行ってもよいが、好ましくは酸化
性雰囲気で行う。
【0018】なお、担持は、含浸方法に限定されるもの
ではなく、沈着方法、イオン交換方法など種々の公知の
方法でなすことができる。また、上記の含浸方法も沈着
方法と組み合わせて用いることもできる。
【0019】
【実施例】以下、実施例により、本発明を具体的に説明
するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではな
い。
【0020】〔実施例〕平均粒径が12μm(粒径分布
は5〜100μm)でBETが150m2/gのγアル
ミナからなるアルミナ粉体100重量部と、住友化学工
業株式会社からBK112で販売されているアルミナゾ
ルの水溶液5重量部(アルミナゾル(乾量重量)は3重
量部)と、イオン交換水110重量部を合わせ、十分に
撹拌してスラリーを得た。得られたスラリーにメチルセ
ルロースの界面活性剤を添加し、それにコージェライト
からなるハニカム状基体を1分間浸漬して基体表面をア
ルミナが十分且つ均一に覆うようにした。このとき、ス
ラリーは撹拌した。その後、引き上げて空気中に20分
間放置した。この操作を5回繰り返した後(即ち、5回
浸漬させた後)、空気中で乾燥し、焼成後におけるアル
ミナ被膜の膜厚が50〜1000μmの範囲内になるよ
うにアルミナを被覆させた。次いで、空気中100℃で
10時間加熱乾燥した後、更に空気中500℃で3時間
加熱して焼成した。
【0021】次に、イオン交換水に塩化金酸(HAuC
4・nH2O)を溶解して該塩化金酸の濃度が2g/l
である水溶液を調製し、該水溶液に、上記のアルミナ被
覆されたセラミックスハニカム体を10分間浸漬した。
浸漬中はアルミナの被覆のときと同様にして撹拌し且つ
界面活性剤を添加した。その後引き上げ金(Au)を担
持させた後、空気中100℃で10時間加熱乾燥して金
を固定し、更に、空気中で500℃で3時間焼成処理し
て、本発明の排ガス浄化触媒を得た。
【0022】[比較例]比較例として、銅−ゼオライト
触媒と、白金−アルミナ触媒を準備した。なお、比較の
ため、全て、コージェライトからなる基体に触媒成分が
固定されたものであり、また、担持率は実施例と略同じ
にした。
【0023】[触媒性能の試験1]得られた排ガス浄化
触媒の触媒性能を確認するために、実施例と比較例で作
成した触媒を、それぞれ、固定床流通式反応装置に取付
け、ディーゼルエンジンからの排ガスを想定した以下の
組成のガスを以下の空間速度(SV)で流通させて、窒
素酸化物(N0x)と炭化水素(HC)との低減率を測
定した。
【0024】 NO: 1000ppm C36: 1360ppm O2: 10重量% SO2: 20ppm H2O: 4重量% N2: 残部 SV: 20,000h-1
【0025】その結果を図1に示す。図中、Au−Al
23は実施例の触媒を、Cu−ZSM5とPt−Al2
3は比較例の触媒を意味する。
【0026】図1に示す結果から明らかなように、本発
明の排ガス浄化触媒は、NOxに対して、排気ガス温度
が550℃のときに、最大40%の(比較例に比べて)
有意的に高い低減率を示していた。Cu−ZSM5は触
媒入口温度が425℃のときに最大32%のNOx低減
率を示していた。また、Pt−Al23は触媒入口温度
が225℃のときに最大30%のNOx低減率を示して
いた。従って、実施例の触媒は、高温度領域で高い活性
を有する触媒であることが判る。
【0027】[触媒性能の試験2]耐久性を確認するた
め、実施例のAu−Al23触媒と比較例のCu−ZS
M5触媒とPt−Al23触媒を500℃の触媒入口温
度でH2O:10%であることを除いては試験1と同様
のガス条件下に100時間おいた。その結果は、図2に
示す。図2に示す結果から明らかなように、実施例の触
媒の方が有意的に耐久性が優れていた。従って、実施例
の触媒は、高い耐久性を有する触媒であることが判る。
【0028】
【発明の効果】本発明の排ガス浄化触媒は、450℃以
上の高温の排ガスに対する触媒活性が高く、また、高温
の排ガスによる触媒活性の劣化が少ないものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例と比較例のの排ガス浄化触媒の窒素酸化
物の低減率を示すチャートである。
【図2】実施例と比較例の排ガス浄化触媒の耐久性を示
すチャートである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミナを担体として構成し且つ金を活
    性成分として構成してなる触媒成分を基体上に備えたこ
    とを特徴とする排ガス浄化触媒。
  2. 【請求項2】 前記担体の厚さが10〜500μmであ
    ることを特徴とする排ガス浄化触媒。
  3. 【請求項3】 アルミナ粉体とアルミナゾルと水とを混
    合してスラリーを得、得られたスラリーに基体を浸漬し
    てアルミナを被覆し乾燥し焼成して担体を形成し、その
    後、その基体を金化合物の水溶液に浸漬し乾燥し焼成し
    て活性成分を形成することを含む、請求項1に記載の排
    ガス浄化触媒の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記金化合物は、塩化金酸(HAuCl
    4・nH2O)であり、前記水溶液中における該塩化金酸
    の濃度は、0.5〜10g/lであることを特徴とする
    請求項3に記載の排ガス浄化触媒の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記アルミナ粉体とアルミナゾル(乾量
    基準)との配合割合は、アルミナの粉体:75〜99.
    9重量部に対して、アルミナゾル:25〜0.1重量部
    であることを特徴とする請求項3又は4に記載の排ガス
    浄化触媒の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記アルミナの乾燥は80〜150℃で
    3〜10時間加熱することにより行い、焼成は500〜
    700℃で2〜5時間処理することにより行うことを特
    徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の排ガス
    浄化触媒の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記の基体を金の塩又は複塩の水溶液に
    浸漬した後の乾燥は80〜150℃で3〜10時間加熱
    することにより行い、焼成は500〜700℃で2〜5
    時間処理することを特徴とする請求項6に記載の排ガス
    浄化触媒の製造方法。
JP8020759A 1996-02-07 1996-02-07 排ガス浄化触媒及びその製造方法 Pending JPH09206593A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008516756A (ja) * 2004-10-14 2008-05-22 カタリティック ソリューションズ,インコーポレイテッド ディーゼル微粒子フィルター上の微粒子の燃焼温度を低下させるための白金族金属非含有触媒

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