JP2767368B2 - 内燃機関及び固定汚染源機関からの排気を処理するための触媒 - Google Patents

内燃機関及び固定汚染源機関からの排気を処理するための触媒

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭化水素燃料の燃焼又は
不完全な燃焼からの一酸化炭素、種々の炭化水素類及び
窒素酸化物（ＮＯｘ）を含むガス状廃棄生成物の処理の
ための触媒に関する。より特別には本発明は、自動車内
燃エンジン及び種々の工業的用途に用いられる定置型エ
ンジンからの廃ガスを処理してこれを比較的無害なＣＯ
２、Ｈ２Ｏ及びＮ２のような物質に変えるための触媒を
対象とするものである。
【０００２】
【従来の技術】種々の燃料の燃焼からのガス状廃棄生成
物は重大な健康問題及び環境問題をもたらす。種々の定
置型エンジン、工業炉、工業過程等のような炭化水素燃
料の燃焼源からの廃ガスは空気の汚染を強くもたらし、
そして自動車内燃エンジンの排気ガスは空気汚染の主要
な源であると認められている。種々の道路、特に都市領
域の道路を走行する自動車の数が多いことから、自動車
排気ガスからのガス状廃棄生成物の量を制御することが
近年ますます大きな問題となってきている。
【０００３】排気ガス用触媒を収容した各種自動車用触
媒コンバータは、政府当局によって確立された現行の各
基準に合致してそれら自動車が炭化水素類及び一酸化炭
素の相当量を水と二酸化炭素とに変え、そしてＮＯｘガ
スを窒素と酸素及び／又は水に変えることを多かれ少な
かれ可能にした。それぞれ単独で、又は組み合わせて種
々の基体物質の上に担持された多種多様の金属及び金属
酸化物が用いられている。近年ではほとんどの排気ガス
触媒は貴金属類、特に白金、ロジウム、及び／又はパラ
ジウムの組み合わせを触媒の活性物質として用いてい
る。
【０００４】典型的には排気ガス触媒は、大きな表面積
を有する転移アルミナ被覆の設けられた比較的空孔率の
低いセラミック担体を含む。その下地のセラミック担体
は一般に、粘土或いは他のセラミック物質の成形体を高
温度で焼結して密度と強度とを与えることにより作られ
る。しかしながらこれは一般に非常に低い表面積を有す
る担体しかもたらさない。従ってセラミック担体は貴金
属類を包含させるためにもっと大きな表面積を有する他
の物質で被覆する必要がある。大表面積「ウォッシュコ
ート」を低表面積セラミック担体の上に沈着させる（そ
のような被覆は一般に公知である）方法は例えば米国特
許第２，７４２，４３７号及び同第３，８２４，１９６
号に開示されている。それらのセラミック担体はいかな
る形状で提供されてもよいが、典型的にはそれらはペレ
ットの形であるか、又はモノリスとして通常知られてい
るハニカム型である。
【０００５】γ−アルミナがしばしばそのような排気ガ
ス触媒においてウォッシュコートとして用いられる。γ
−アルミナウォッシュコートは排気ガス触媒に比較的大
きな表面積を与えるけれども、このものは多くの望まし
くない効果をもたらす。ウォッシュコートはしばしばそ
の下地のセラミック担体に苛酷な熱的条件のもとでは良
好に接着しないか、或いはそのラセミック担体と合致し
ない熱膨張水準を有する。加えて、γ−アルミナウォッ
シュコート又は転移アルミナウォッシュコートは熱力学
的に不安定なアルミナ相である。ときにはこの不安定な
γ−アルミナ相は熱力学的に安定なα−アルミナ相に転
移するが、しかしながらこの転移の過程においてフルミ
ナは表面積を失い、そして貴金属類、特にロジウムを取
り込み、そしてそれらの酸化状態を変化させることがあ
り、それによってそれら貴金属類は効果が低下するか又
は無効になってしまう。
【０００６】比較的多量の高価な貴金属類を用いること
が通常のウォッシュコート排気ガス触媒のもう一つの欠
点である。これは熱応力のもとでのそれら貴金属類の取
り込みの問題と組み合わされてこれらの触媒からそれら
貴金属を回収することを困難にする。典型的には、最も
良好でも使用済み触媒からそれら貴金属の僅か１部分し
か回収できないような、経費的に不経済なじゆの回収方
法が必要である。世界的に用いられている全自動車排気
ガス触媒の僅かに約５％しか回収を受けていない。これ
らの触媒から回収された貴金属類の％は典型的には、パ
ラジウム及び白金については６０−８０％の範囲、そし
てロジウムについては５０−６０％である。このため、
それら貴金属類の価格はこの１０年の間に非常に高い水
準まで上昇した。
【０００７】通常のウォッシュコート排気ガス触媒も時
間のかかる退屈な、経費的に効率の低い多段階の調製方
法を必要とする。この方法は担体の調製、全触媒成分及
び助触媒成分を個別に、又は集合的にそのウォッシュコ
ートの中に含浸させることを含むウォッシュコート自身
の調製、及びこのウォッシュコートの担体の上への適用
を包含する。
【０００８】ウォッシュコート排気ガス触媒は受容し得
る初期作動開始温度を有するけれども、これらの作動開
始温度は時間とともにしばしば、ときには急速に上昇す
る。作動開始温度（Ｔ５０）は排気ガス触媒が排気ガス
の廃棄生成物の５０％を二酸化炭素、水、窒素及び酸素
に転化するのが開始される温度である。すなわち自動車
が最初運転開始されてその触媒がその作動開始温度に到
達するまでの時間の間、排出ガスの殆どは触媒的に処理
されることなく単に大気中に放出される。
【０００９】自動車排気ガス触媒とともに安定な触媒活
性がますます重大な要求条件になってきている。通常の
排気ガス触媒は比較的急速に、すなわち使用してから最
初の１２，０００マイルの間にその活性の約半分を失
う。しばしばウォッシュコート排気ガス触媒は実際に物
理的に劣化する。排気ガス触媒を収容している触媒コン
バータについての新しい政府の基準は、そのような触媒
コンバータがずっと長い時間、例えば使用の後５０，０
００から１００，０００マイルまでにわたり有効に性能
を発揮しなければならないと言うように大変厳格な長寿
命性の要求条件を有している。
【００１０】発明の要約 本発明の排気触媒は薄め塗膜（ｗａｓｈｃｏａｔ）を使
用しない。むしろ貴金属を直接に含浸させた多孔質の、
実質的に純粋なα−アルミナ担体が使用される。これら
の排気触媒は慣用の触媒において使用されているものよ
りも高貴でない金属を屡々有利に使用し、しかも公知の
触媒よりも典型的により良好な総合触媒活性を達成する
ことができる。また本発明の触媒は実質的にすべての貴
金属を回収し、再利用のために再循環させることができ
るので簡単かつ費用有効的に貴金属の再利用を容易にす
ることもできる。
【００１１】重要なことには本発明の触媒は慣用の薄め
塗膜を施こした触媒の初期点火温度に匹敵する初期点火
温度を示すけれど、これらの触媒は全期間にわたって該
薄め塗膜を施こした触媒よりも、より一層安定であり、
優れた高温強さを有し、しかも望ましく高い熱衝撃強さ
を有する（慣用の薄め塗膜を施こした触媒において担体
として使用されるセラミックスと比較して、より高いα
−アルミナの熱膨張特性にも拘らず）。この故に該排気
触媒を排気源の附近に置いた場合、該排気触媒の長期性
能を犠牲にすることなく、改良された点火性能を得るこ
とができる。
【００１２】特に本発明の排気触媒は下記の方法によっ
て製造することができる。
【００１３】ａ）純度が少なくとも９８重量％であり、
表面積が０．８〜１．１ｍ２／ｇであり、空孔容積が
０．３０〜０．４０ｍｌ／ｇであり、平均孔直径が０．
９〜１．２ミクロンである多孔質のα−アルミナ担体
と、溶媒並びに、白金、パラジウム及びそれらの混合物
より成る群から選択される貴金属の化合物を含有する溶
液とを接触させることにより、該α−アルミナ担体を該
貴金属により含浸し；
【００１４】（ｂ）該含浸された担体を、溶媒の少なく
とも約９０％が担体から除去されるまで、毎時、担体１
グラム当り溶媒約１グラム未満の速度において、乾燥
し；次いで
【００１５】（ｃ）該乾燥された担体を加熱する。かく
て、純度が少なくとも９８重量％であり、表面積が０．
８〜１．１ｍ２／ｇであり、空孔容積が０．３０〜０．
４０ｍｌ／ｇであり、平均孔直径が０．９〜１．２ミク
ロンである多孔質のα−アルミナ担体と、該担体中に含
浸させられた有効量の、白金、パラジウム及びそれらの
混合物より成る群から選択される貴金属とを包含して成
る、一酸化炭素及び炭化水素の燃焼ならびに酸化窒素の
還元のための排気触媒が得られる。
【００１６】担体は高純度のα−アルミナである。すな
わちα−アルミナは約５重量％未満の不純物を含有する
ことが好ましい。担体における不純物の極めて低い濃度
は、例えば日常条件下、特に過度的条件下に運転される
自動車用触媒コンバーターにおいて遭遇する高温におけ
る触媒性能を安定化させる。
【００１７】発明の詳細な記載 排気触媒は例えば内燃機関又は固定産業排気源からの排
気中に含有される、酸化窒素ガスの還元ならびに一酸化
炭素及び炭化水素の酸化のために使用される。該排気触
媒は多孔質の、実質的に純粋なα−アルミナ担体と、白
金、パラジウム及びそれらの組合せより成る群から選択
され、担体中に含浸された有効量の貴金属とを包含す
る。好ましくは排気触媒中の貴金属の量は触媒の全重量
を基準にして約０．０１重量％ないし約２．０重量％で
ある。排気触媒はロジウムにより含浸することもでき
る。また排気触媒は随意的に１種又はそれ以上の酸素プ
ロモーター（ｏｘｙｇｅｎ ｐｒｏｍｏｔｅｒ）により
含浸することもできる。
【００１８】担体は多様な形状であることができる。し
かしながら、モノリスが好ましく、特に自動車用触媒コ
ンバーターへの利用に対して好ましい。自動車用触媒コ
ンバーターのためのモノリス担体は所望の最終用途に関
係して円筒形、球形、四角形、卵形、競争場形又は楕円
形であることができる。固定産業排気源の処理に使用さ
れる排気触媒に対してはピル（丸薬）形状の担体を使用
し、適当な触媒箱に充てんすることができる。担体の形
状を選択するに当って第一に考慮すべきことは該担体形
状を適用しようとする触媒箱における該担体形状の適用
能力である。
【００１９】強制ガス流路（ｏｂｌｉｇａｔｏｒｙ ｇ
ａｓ ｃｈａｎｎｅｌ）、例えば排気が担体の周辺では
なく強制ガス通路を通過するように向けられるモノリシ
ック構造を有する担体については、圧力低下を最小化す
ること、そして担体の細孔への、及び細孔からの拡散に
対する有効面積を最大化することの両方のために複数の
強制ガス流路を採用することが一般的に好ましい。この
故に大ていの場合に、上記担体の開放前面面積（ｏｐｅ
ｎ ｆｒｏｎｔａｌ ａｒｅａ）の少なくとも約２５
％、好ましくは４０％、更に好ましくは６０〜７０％が
強制ガス流路を包含する。
【００２０】屡々には、排気触媒の開放セル密度（ｏｐ
ｅｎ ｃｅｌｌ ｄｅｎｓｉｔｙ）に１平方インチ当り
約１００ないし４００セル（ｃｐｉ）、好ましくは約２
００ないし４００ｃｐｉである。排気触媒の開放前面面
積が大きければ大きいほど、排気触媒の圧力低下が小さ
くなる。しかしながら、廃ガスと排気触媒との接触を最
大化するためには排気触媒における大きな幾何学的表面
積が望ましい。この故に比較的に薄い壁と組み合わせ
て、より高い開放セル密度が好ましい。約１．０ｍｍ以
上、好ましくは約１．５ｍｍ以上の、各強制ガス流路の
最小断面寸法を維持することが屡々好ましい。通常には
上記強制ガス流路間の壁厚は約５ｍｍ以下であり、０．
２、０．４又は１ｍｍのような約３ｍｍ未満の壁厚を採
用して有利な結果を得ることができる。
【００２１】強制ガス流路の断面形状は任意の便宜な形
状であることができる。通常には四角形、円形、三角
形、又は六角形が使用される。流れ、熱発生及び寸法安
定性が高められるので、強制ガス流路の均一な間隔が一
般的に好ましい。強制ガス流路の通路は直線的でも、曲
っていても、あるいはスポンジ構造におけるように曲り
くねっていてもよい。直線的な強制ガス流路は微粒物質
を含有しない排気を処理するための排気触媒に使用する
ことが好ましい。ジーゼルエンジンからの排気のよう
な、微粒物質を含有する排気を処理するためには、気相
転化を有意に減少させること、又は圧力低下を増加させ
ることなく、微粒物質を捕捉するために、曲った、又は
曲りくねった強制ガス流路が好ましい。
【００２２】担体の大きさは通常にはそれが作用する触
媒箱の大きさに関係する。過度の量の排気が強制ガス流
路を迂回することを防止すべきである。すなわち自動車
排気触媒に対しては、担体は例えば、典型的な自動車用
触媒コンバーター箱の内径に近い、例えば約１０ないし
２０ｃｍの直径を有する円筒形である。このような担体
の長さは広く変動することができ、自動車排気触媒に対
しては典型的な市販自動車用触媒コンバーター箱の長さ
よりも短かい、例えば約１０ないし３０ｃｍが好まし
い。
【００２３】多孔質の、実質的に純粋なα−アルミナ担
体は下記の特性を有することが好ましい。担体の多孔度
は好ましくは担体１グラム当り約０．２ｃｍ３ないし約
０．６ｃｍ３であり；表面積はα−アルミナ担体１グラ
ム当り約０．２ｍ２ないし約１０ｍ２、好ましくは約
０．３ｍ２ないし約４ｍ２であり；担体中の細孔の平均
孔径は約０．１ミクロンないし約１００ミクロンであっ
て細孔の大部分は約０．１ミクロンないし約１０ミクロ
ンの範囲の大きさを有し、好ましい平均孔径は約０．２
ミクロンないし約５ミクロンである。
【００２４】該多孔質α−アルミナ担体は非常に高い純
度を有する。すなわち少なくとも約９５重量％α−アル
ミナ、好ましくは少なくとも約９８重量％α−アルミナ
である。不純物、特にアルカリ金属及びアルカリ土類金
属の酸化物のケイ酸塩及びアルミノケイ酸塩は排気触媒
に対して極めて有害である。このような不純物は好まし
くは担体の約２％以下、更に好ましくは約１％以下を構
成する。
【００２５】屡々には、本発明の排気触媒の平均サイド
アンドエンドオン（ｓｉｄｅ ａｎｄ ｅｎｄ−ｏｎ）
破砕強さは少なくとも約１０ポンド、好ましくは少なく
とも約２０ポンドである。更に好ましくは排気触媒の平
均サイドアンドエンドオン破砕強さは５０ないし１００
ポンド又はそれ以上の範囲である。触媒の破砕強さは構
成物質の固有強さのみならず、触媒の幾何学的形状にも
基づく。すなわち、壁構造が薄いほど、担体の大きさ及
び担体の区画が小さいほど触媒の強度を高める。
【００２６】ピル形状の担体の摩擦損失は１時間当り好
ましくは２５％未満、更に好ましくは約１５％未満であ
る。
【００２７】例えば押出成形法によって、又は湿潤した
担体出発物質で飽和された波形の紙シートを束にするこ
とを包含する方法によって、好ましいモノリシック形状
の担体が製造される。押し出された、又は湿式形成され
た担体は注意深く乾燥してモノリシック形状及びモノリ
シック構造を維持し、かつモノリスと周囲雰囲気との間
の水蒸気の傾度を最小にする。乾燥したモノリスは約１
２００℃までないし１６００℃の温度においてか焼して
可燃性有機物を除去し、アルミナを固定する。好ましく
はか焼温度は約１３００℃ないし１５００℃である。か
焼時間は屡々約０．５ないし１０時間である。
【００２８】排気触媒中の露出貴金属原子の数は、好ま
しくは担体中に含浸される全貴金属原子の少なくとも約
１０％である。屡々には担体中の全貴金属原子の５０％
又はそれ以上が担体表面上において露出されている。こ
のことは標準化学吸着技術又は電子顕微鏡によって測定
することができる。廃ガスに対して有効な排気触媒上の
活性触媒部位の数は担体表面上に露出されている貴金属
原子の数によって定められる。担体表面上における貴金
属集合物の大きさが大きければ大きいほど、担体表面上
に露出される金属原子の数は小さい。理論に束縛される
ことを欲するわけではないが、露出される貴金属原子
の、より高い１００分率（すなわち小さな金属集合物寸
法）はエチレン及びその他の不飽和炭化水素の燃焼に有
利であると思われる。しかしながら、貴金属集合物の若
干部は飽和炭化水素をも同様に燃焼させるために十分に
大きくあるべきである。なぜならば大きな貴金属集合物
は飽和炭化水素の燃焼に対して、より良好であることが
知られているからである。
【００２９】パラジウム及び白金は排気触媒中において
単独で、又は組み合わせて使用することができる。排気
触媒中のパラジウムの量は好ましくは排気触媒の全重量
を基準にして約０．０１ないし約１．０重量％であり、
更に好ましくは排気触媒の約０．０２ないし約０．２重
量％である。排気触媒中の白金の量は好ましくは排気触
媒の全重量を基準にして約０．０１ないし約１．０重量
％であり、更に好ましくは、排気触媒の約０．０２ない
し約０．２重量％である。屡々には白金とパラジウムと
の組合せが好ましく、白金対パラジウムの重量比は好ま
しくは約０．０１：１ないし約１００：１の範曲内であ
り、更に好ましくは約０．１：１ないし１０：１の範囲
内である。排気触媒中の貴金属の総量は排気触媒の約
０．０１ないし約２重量％である。屡々には、排気触媒
の約０．０１ないし約０．０３重量％のような非常に低
い量の貴金属が、有利な結果を伴って使用される。この
ような量は慣用の排気触媒に典型的に使用される量の半
分以下である。
【００３０】排気触媒は追加的にロジウムを含有するこ
とができる。ロジウムはＮＯｘガスと炭化水素及びＣＯ
との反応により、ＮＯｘガスのＮ２への還元を特に促進
する。排気触媒中のロジウムの量もまた排気触媒の約
０．０１ないし約１．０重量％、好ましくは約０．０２
ないし約０．２重量％であることができる。
【００３１】排気触媒は、特に自動車用に使用される場
合に酸素貯蔵のために１種又はそれ以上の酸素プロモー
ターを含有することもできる。好ましくは排気触媒中に
含有される酸素プロモーターの量は排気触媒の約０．１
ないし約１０重量％である。酸素プロモーターは屡々セ
リウム、モリブデン、バナジウム、マンガン、クロム、
チタン、ランタン、ニオブ、ジルコニウム、希土類金属
などのような遷移金属より成る。酸素プロモーターは、
低い空気対燃料比（Ａ／Ｆ）の期間中に、廃ガスの燃焼
を行うために排気触媒中において酸素が得られるよう
に、酸素を化学吸着することにより、自動車エンジンの
運転中に酸素を貯える。
【００３２】本発明の排気触媒の好ましい製造方法は下
記工程を包含する：
【００３３】ａ）純度が少なくとも９８重量％であり、
表面積が０．８〜１．１ｍ２／ｇであり、空孔容積が
０．３０〜０．４０ｍｌ／ｇであり、平均孔直径が０．
９〜１．２ミクロンである多孔質のα−アルミナ担体
と、溶媒並びに、白金、パラジウム及びそれらの混合物
より成る群から選択される貴金属の化合物を含有する溶
液とを接触させることにより、該α−アルミナ担体を該
貴金属により含浸する工程；
【００３４】ｂ）該含浸された担体を、溶媒の少なくと
も９０％が担体から除去されるまで、毎時、担体１グラ
ム当り溶媒約１グラム未満の速度において乾燥する工
程；及び
【００３５】ｃ）該乾燥された担体を加熱する工程。
【００３６】溶媒は貴金属、及び酸素プロモーターのよ
うな排気触媒に対するその他の所望の添加剤に対する含
浸ビヒクルである。溶媒は水性又は有機性であることが
できる。好ましくは溶媒は水であり、更に好ましくは蒸
留水である。
【００３７】有機溶媒が使用される場合には該有機溶媒
は、エーテル類、アルコール類、アミン類及びニトリル
類のような脂肪族、環式脂肪族及び芳香族の各化合物を
包含する非置換又は置換炭化水素であることができる。
該有機溶媒は操作温度において液体であり、その沸点は
室温すなわち約２０℃又は２５℃以上から加熱工程に対
して選択した温度未満までの範囲にわたる。該有機溶媒
は好ましくは非極性又は低極性である。有用な有機溶媒
の例はベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、ビフェニ
ル、キシレン、ｎ−オクタン、イソオクタン、シクロペ
ンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキセン、テト
ラヒドロフランジグライム、エチルエーテル、及びアセ
トニトリルである。有機溶媒は操作に使用される物質に
対して不活性であり、しかも貴金属化合物の少なくとも
一部を溶解することができるべきである。
【００３８】該貴金属化合物は該溶媒に可溶性でなけれ
ばならず、それ故に水性溶媒又は有機溶媒のいずれが使
用されるかによって種々の部分（ｍｏｉｅｔｙ）を有す
ることができる。有機溶媒が使用される場合には貴金属
化合物は好ましくはアセチルアセトネート、カルボニル
アセチルアセトネート、アルカノエートなどのような有
機部分を有する。水性溶媒が使用される場合には貴金属
化合物はニトレート、ハロゲン又は硫黄含有部分のよう
な無機部分を有することができる。好ましくはニトレー
ト部分が使用され、更に好ましくはジアミノジニトレー
ト、テトラアミノジニトレートなどのようなアミノニト
レート部分が使用される。種々の不活性残基が貴金属化
合物中に存在することができる。ただしそれら残基が操
作条件下にすべての操作成分と非反応性であり、非汚染
性であり、しかも操作条件下に除去可能であることを条
件とする。
【００３９】溶液中における貴金属化合物の量は排気触
媒中に含浸されることが望まれる貴金属の量に関係す
る。使用する担体の多孔度が与えられれば、当業者は溶
液中における貴金属化合物の必要量を容易に算出するこ
とができる。典型的には貴金属化合物の約０．００１ｇ
／ｍｌ溶液ないし約０．０３ｇ／ｍｌ溶液が使用され
る。
【００４０】該貴金属化合物は約２０℃ないし約９０
℃、好ましくは２５℃ないし６５℃の範囲の温度におい
て溶媒に溶解し、加熱により溶解度は増加する。含浸
中、溶液の温度は約２０℃ないし９０℃、好ましくは２
５℃ないし６５℃に保って溶解度水準を維持する。水性
溶媒については、含浸中に周囲温度を屡々採用すること
ができる。
【００４１】担体と溶液との接触は、担体に溶液を添加
するか、又は担体を溶液中に浸漬するかのいずれかによ
って大気圧下又は減圧下に行うことができる。溶液を担
体に添加する場合には、かくはんのような或る種のかき
まぜが含浸の促進として有利である。含浸工程、引き続
いての乾燥工程及び加熱工程は例えば簡単な耐熱ガラス
製フラスコ、ステンレススチール製容器、又はグラスラ
イニングしたステンレススチール製容器において行うこ
とができる。
【００４２】排気触媒に対して貴金属の組合せが望まし
い場合には貴金属を同時に又は逐次的に排気触媒に含浸
させることができる。好ましくは排気触媒を逐次的に含
浸する。同時含浸の場合には所望の貴金属成分の全部を
同一溶液に含有させ、該溶液を担体と接触させ、貴金属
を同時に含浸させる。次いで該含浸された担体を乾燥
し、加熱する。逐次含浸の場合には貴金属化合物は異な
る溶液中に存在する。担体を各溶液と接触させた後乾燥
し、加熱して貴金属を逐次的に折出させる。逐次含浸に
ついては、各溶液は唯１種の貴金属化合物又は貴金属化
合物の組合せを含有することができる。同時含浸及び逐
次含浸の両方において、貴金属化合物の溶解度が含浸条
件下に十分である限り、種々の貴金属が同一の有機部分
もしくは無機部分、又は異なる有機部分もしくは無機部
分を有して該化合物に含有されることができる。
【００４３】ロジウムを、１種又は複数種の貴金属の含
浸の前、又はそれと同時、又はその後のいずれかにおい
て担体に含浸させることもできる。すなわちロジウムは
１種又は複数種の貴金属と同時に、又は逐次的に含浸さ
せることができる。ロジウムは貴金属と同様な態様で、
すなわち担体と溶解ロジウム化合物を含有する溶液とを
接触させ、次いで乾燥し、加熱することにより、担体に
含浸させることができる。屡々、同一溶液を使用して貴
金属及びロジウムを含浸させるけれど、これは必須では
ない。担体にロジウムを含浸させるのに適するロジウム
化合物は有機部分又は無機部分のいずれかを有すること
ができる。貴金属についてと同様に、ロジウム化合物の
種類はロジウムを含浸するのに使用される溶液の種類に
関係する。アセチルアセトネート、カルボニルアセチル
アセトネート、アルコネートなどのような有機部分を有
するロジウム化合物は有機溶液を使用する場合に好まし
い。ハロゲン、硫黄含有部分及びニトレートのような無
機部分、好ましくはジアミノジニトレート、テトラアミ
ノジニトレートなどを包含するアミノニトレートのよう
なニトレート部分を有するロジウム化合物は水性溶液を
使用する場合に好ましい。
【００４４】１種又はそれ以上の酸素プロモーターもま
た貴金属の前、同時、又は後のいずれかにおいて担体に
含浸させることができる。好ましくは担体を、貴金属に
先立って酸素プロモーターにより含浸する。酸素プロモ
ーターもまた貴金属と同様な態様で、すなわち担体を、
溶解酸素プロモーター化合物を含有する溶液と接触さ
せ、次いで乾燥し、加熱することにより、担体に含浸さ
せる。屡々、同一溶媒を使用して貴金属と酸素プロモー
ターとを含浸させるけれど、これは必須ではない。酸素
プロモーターは貴金属と同時に、又は逐次的に含浸させ
ることができる。酸素プロモーターが遷移金属である場
合は、該酸素プロモーター化合物は好ましくは遷移金属
の硝酸塩、塩化物、酢酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩、酸
化物、カーボネート又はそれらの複合体である。
【００４５】乾燥は全担体からの溶媒の蒸発がゆっくり
と、しかも一様に行われるようにして乾燥雰囲気下に行
われる。このことが、担体中に含浸されている物質の一
様な分散を促進する。乾燥は、毎時、乾燥担体１グラム
当り約１グラム以下の溶媒が担体から除去されるように
して行われる。乾燥速度は好ましくは毎時、担体１グラ
ム当り溶媒約０．０１ないし０．５０ｇ、更に好ましく
は毎時、担体１グラム当り溶媒約０．０２ないし０．０
８ｇである。これは、溶媒を担体から徐々に除去しつ
つ、乾燥雰囲気中の溶媒の蒸気圧を、その飽和値（すな
わち飽和蒸気圧−溶媒の最大量、乾燥雰囲気は特定の温
度及び圧力に保つことができる）から該飽和値の約２０
ないし９０％まで漸次減少させることにより、屡々成し
遂げられる。乾燥雰囲気中の溶媒の蒸気圧は、非常に緩
慢な乾燥に対して、その飽和値の附近（すなわち飽和蒸
気圧の９０％附近）に維持することができ、あるいはよ
り急速な乾燥に対して、より低い水準（すなわち飽和蒸
気圧の２０〜４０％附近）に維持することができる。所
望により、乾燥雰囲気中の溶媒の蒸気圧を、最初に乾燥
の大部分に対して比較的に高い水準に保ち、次いで最終
乾燥に対して飽和蒸気圧の約２０〜５０％に減少させる
ことができる。
【００４６】乾燥温度は屡々には約１００℃までであ
り、約１５０℃までの範囲にわたることができる。好ま
しくは乾燥中、選択した温度を維持し、乾燥を一様な速
度で進行させる。担体の初期湿り度に到達後において乾
燥は、約５分ないし２０時間又はそれ以上であることの
できる所望の長さの時間内に溶媒の少なくとも約９０％
を担体から除去するのに十分であるべきである。室温に
おいては乾燥を強い空気の流れによって遂行することが
できるが、より高い温度においては該強い空気の流れは
必要でない場合がある。
【００４７】加熱は約１００℃ないし約９００℃の範囲
の温度において成し遂げられる。加熱は含浸担体全体に
わたって組成均一性を達成するのに適当な温度において
行うべきである。加熱時間は残留溶媒及び貴金属化合物
の残留物（及び、もし使用するならば、酸素プロモータ
ー及びロジウム化合物）の実質的にすべてを担体から除
去するのに十分な時間である。上記残留物の除去は慣用
の分析技術によって測定することができる。加熱は約１
分間ないし約２０時間にわたって行うことができる。時
間は経験によって最もよく定めることができ、かつ残留
物質の分析後に最も正確に設定される。溶媒及び残留物
の分解と除去とについての大体の測定は目視によって行
うことができる。貴金属化合物は担体に対して黄色ない
し褐色がかった色を与え、一方において貴金属自体は担
体に対して淡灰色ないし暗灰色又はベージュ色ないし褐
色を与える。
【００４８】水性溶媒が使用される場合には、加熱は種
々の雰囲気下に行うことができる。しかしながら、もし
も有機溶媒が使用されるならば加熱中、窒素、アルゴン
又はクリプトンのような、好ましくは酸素を含有しない
不活性雰囲気を使用することができる。加熱装置は、そ
の中に乾燥担体を入れる以前に不活性ガス又は還元ガス
によってパージすべきである。
【００４９】乾燥と加熱とは別個に、又は単一工程とし
て同時に行うことができることに注目すべきである。同
時に行う場合には約１００℃ないし約９００℃の温度が
使用される。
【００５０】回収された溶媒は再循環し、更に含浸する
ために再使用することができる。
【００５１】理論に束縛されることを欲するわけではな
いが、高純度α−アルミナ担体の構造、すなわち孔径の
特定の組合せ、多孔度及び表面積は排気触媒中に含有さ
れる実質的にすべての貴金属の再生利用を容易にすると
思われる。すなわち排気触媒を再生利用工程に供する結
果として貴金属の９５％以上が回収される。
【００５２】貴金属の再生利用は、使用された排気触媒
と、約１０〜３０容量％の硝酸、及び／又は１０〜３０
容量％の塩酸及び／又は１０〜３０容量％の硫酸を含有
する水とを接触させることにより成し遂げることができ
る。好ましくは使用される塩酸及び／又は硫酸の量は、
使用される硝酸の量に等しい。次いで該混合物を、好ま
しくは少なくとも約５分間、更に好ましくは約１時間に
わたって沸とうさせ、次いで濾過する。随意的に排気触
媒を、水／酸溶液と接触させる前に破砕することができ
る。屡々には排気触媒中に含有される貴金属の少なくと
も約９０ないし９５％を上記手順によって濾液中に回収
することができる。アルミニウム及びその他の不純物の
非常に少量のみが排気触媒から浸出され、したがって貴
金属の回収が簡単になる。慣用の触媒については、アル
ミニウム、アルカリ金属、アルカリ土類金属及びその他
の不純物の大量（１〜２次数大きい）が貴金属と共に除
去され、貴金属の回収を困難かつ高価にしている。
【００５３】下記の実施例は単に本発明の特定の実施態
様、特に自動車内燃機関からの廃ガスの転化における本
発明の利用を例証するためにのみ提供されるものであ
る。これら実施例は本発明の範囲を限定するものではな
い。
【００５４】これらの実施例において、用語「有効担体
面積」はＳ．ＢｒｕｎａｕｅｒらによりＪ．Ａｍ．Ｃｈ
ｅｍ．Ｓｏｃ．、６０：３０９−１６（１９３８）に記
載の慣用のＢ．Ｅ．Ｔ．法によって測定された担体の表
面積である。「細孔容積」及び「多孔度」は慣用の水銀
多孔度技術又は水吸収技術のいずれかによって測定さ
れ、特定されない限り水吸収技術が使用される。「細孔
直径及び細孔分布」はＰｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ、３：１１７−１２３（１９７０）におけるＣ．Ｏ
ｒｒ．Ｊｒ．のＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｒ
ｃｕｒｙ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｔｏ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ（物質分析に対する水銀浸
透の応用）に記載の手順の方法によって得られる。
【００５５】例 １ 一連の排気ガス触媒を本発明に従い調製し、そしてこれ
を市販において入手できるＣｈｅｖｒｏｌｅｔ触媒コン
バータからの排気ガス触媒試料、菫青石排気ガス触媒及
びウォッシュコートされた菫青石排気ガス触媒と比較し
た。エタン、エチレン及びメタンを燃焼させるための、
各排気ガス触媒の作動開始温度（Ｔ５０）は時間の関数
として測定した。
【００５６】全ての排気ガス触媒は直径が約２２−２４
ｍｍであって長さが約３０ｍｍであった。熱電対を収容
するために各排気ガス触媒の中心に３／８インチの穴を
穿孔した。
【００５７】作動開始温度はそれら排気ガス触媒を個別
に２８ｍｍ（内直径）の溶融シリカのチューブの中に置
くことによって測定した。いくつかの熱電対をこの排気
ガス触媒の長手方向に沿って、またそのチューブの出口
のところに配置してそのチューブに沿ういくつかの点に
おいて温度を記録した。それらのチューブは垂直に取り
つけられた割り管炉の中に配置したが、このものは１０
０℃から９００℃までの範囲に各１００℃ずつの増分で
加熱された。下記、すなわち メタン ５００ ｐｐｍ エタン ５００ ｐｐｍ エチレン ５００ ｐｐｍ 酸素 １．０ モル％ 水蒸気 ８ないし１０ モル％ 窒素 残部 を含む供給流を、その供給流のガス・時間当り空間速度
（ＧＨＳＶ）が１時間当り４００，０００であって圧力
が大気圧であるような流量で各チューブに供給した。
【００５８】それぞれの触媒についてメタン、エタン及
びエチレンの５０％が燃焼した温度を新しい触媒と、あ
る多数時間にわたり老化させた触媒とを用いて測定し
た。これらの測定はそれぞれのチューブからの生成物の
流れの組成物を、直列に連結されたＴＣＤ及びＦＩＤ検
出器を備えた２５ｍのＣａｒｂｏＰＬＯＴ（登録商標）
００７メガボアカラム（Ｃｈｒｏｍｐａｃｋ Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌ，ＢＶ社）を用いてメタン、エタン
及びエチレンについてガスクロマトグラフィーにより分
析することによって行った。結果を表１に示す。
【００５９】比較触媒１はＣｈｅｖｒｏｌｅｔ触媒試料
であった。これは市販で入手できるＣｈｅｖｒｏｌｅｔ
触媒コンバータモノリスから芯抜きされ、そして０．０
６４重量％のパラジウム、０．０６８重量％の白金及び
０．０１４重量％のロジウムを含んでいた。
【００６０】比較触媒２は菫青石触媒であってこのもの
は０．１２５重量％のパラジウムと０．０６２重量％の
白金とを含んでいた。触媒２は０．０３５２４ｇのパラ
ジウムアセチルアセトナートと０．１２３２ｇの白金ア
セチルアセトナートとを５０ｍｌのトルエンの中に溶解
することによって調製された。Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｇｌａ
ｓｓ Ｗｏｒｋｓ社から市販において入手することがで
きて、４２−５６重量％のＳｉＯ２、３０−４５重量％
のＡｌ２Ｏ３、及び１２−１６重量％のＭｇＯの近似的
組成を有していた菫青石モノリス（ヨーロッパ特許出願
第９１３０２８５７．７号参照）を上記のトルエン溶液
の中に真空のもとで６１℃において３０分間浸漬した。
次にそのトルエン溶液を液抜きして触媒を真空のもとに
６５℃において３．５時間乾燥させた。次に触媒２をベ
ルトロースターの上で５００℃において２．５分間焼い
た。
【００６１】比較触媒３はウォッシュコートした菫青石
触媒であり、このものは０．１２５重量％のパラジウム
と０．０６２５重量％の白金とを含んでいた。比較触媒
３は次のようにして作った。γ−アルミナでウォッシュ
コートした菫青石モノリス（Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｇｌａｓ
ｓ Ｗｏｒｋｓ社から市販において入手できた）を０．
８８６６ｇのパラジウムアセチルアセトナート及び０．
３１１１ｇの白金アセチルアセトナートが１００ｍｌの
トルエンの中に含まれているトルエン溶液の中に真空の
もとに６５℃において３０分間浸漬した。このトルエン
溶液を液抜きし、そしてそのモノリスを真空のもとに６
１℃において４．５時間にわたり乾燥させた。次にこの
乾燥した触媒をベルトロースターの上で空気中で５００
℃において２．５分間焼いた。
【００６２】触媒４ないし１４は本発明に従って調製し
た。以下において特に明記しない限り、触媒４ないし１
４のそれぞれは９９．６％の純α−モノリス担体を用い
て作った。この９９．６重量％純α−アルミナ担体は種
々のアルカリ金属類、アルカリ土類金属類、鉄、チタン
及び珪素の酸化物を不純物として含んでいた。これらの
担体の表面積は０．８ないし１．１ｍ２／ｇの範囲であ
り、これらの担体の空孔容積は０．３０ないし０．４０
ｍｌ／ｇであり、そして平均孔直径は０．９から１．２
ミクロンまでであった。
【００６３】さらに、触媒４ないし１４のそれぞれは制
御された湿度での乾燥のもとに乾燥させた。すなわちそ
れらの触媒は含湿空気（すなわち水分を含む）の高流速
のもとで３０−３２℃において乾燥させた。乾燥の開始
時において、空気の湿度は約９６％であった。乾燥が進
につれて空気の相対湿度は、８時間の間にゆっくりと３
５％まで低下した。次にこの湿度を追加的な２ないし６
時間にわたって約３５％に維持した。制御湿度乾燥の後
で触媒４ないし１４のそれぞれを空気中で１時間にわた
り５００℃において焙焼した。
【００６４】触媒４は、１．３ｇのテトラアンミンパラ
ジウムジニトラート及び０．９５ｇのテトラアンミン白
金ジニトラートが５００ｍｌの水の中に含まれている水
溶液を用いて含浸させた。５％の「ＶＯＬＣＬＡＹ Ｗ
ｅｓｔｅｒｎ Ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ」粘土で結合させた
９９．６重量％のα−アルミナモノリスを用いた。この
ベントナイト粘土は、６０−６２重量％のＳｉＯ２、２
１−２３重量％のＡｌ２Ｏ３、３−４重量％のＦｅ２Ｏ
３、０．１−０．７重量％のＣａＯ、２−３重量％のＮ
ａ２Ｏ、０．４−０．５重量％のＫ２Ｏ、２−３重量％
のＭｇＯ及び５−６重量％の、化学的に結合された水の
典型的組成を有していた。このモノリスをまず最初真空
のもとに６分間置き、次いで２２℃において上記の水溶
液の中に６分間浸漬した。次にこのモノリスを前の文節
において記述したと同様にして乾燥させ、焙焼した。パ
ラジウム及び白金の触媒４の上への目標担持率はそれぞ
れ０．０３４重量％及び０．０３４重量％であった。
【００６５】触媒５は０．９８５ｇのテトラアンミンパ
ラジウムジニトラート及び０．７ｇのテトラアンミン白
金ジニトラートが４００ｍｌの水の中に含まれている水
溶液を用いて含浸させた。「Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ Ｑ
ｕａｒｔｚ“Ｃ”」の商品名の７．２％の珪酸塩懸濁液
（Ｎａ２Ｏ：１８重量％、ＳｉＯ２：３６重量％、残分
の水）を用いて得られた、珪酸ナトリウム結合を３．９
重量％含むα−アルミナモノリスをまず最初真空のもと
に６分間置き、次いで上記の水溶液の中に２２℃におい
て６分間浸漬した。次にこのモノリスを、上に記述した
と同様にして乾燥させモ焙焼した。触媒５の上のパラジ
ウム及び白金の目標担持率はそれぞれ、０．０４４重量
％及び０．０４４重量％であった。
【００６６】触媒６は１５．４ｇのテトラアンミンパラ
ジウムジニトラート及び１０．８ｇのテトラアンミン白
金ジニトラートが１５００ｍｌの水の中に含まれている
水溶液を用いて含浸させた。０．２９重量％のＳｉＯ２
の含まれたα−アルミナモノリスをまず最初真空のもと
に６分間置き、次いで上記の水溶液の中に２２℃におい
て６分間浸漬した。このモノリスを次に上に記述したと
同様に乾燥させて焙焼した。触媒６の上のパラジウム及
び白金の目標担持率はそれぞれ、０．０３重量％及び
０．０３重量％であった。
【００６７】触媒７は１．３ｇのテトラアンミンパラジ
ウムジニトラート及び０．９５ｇのテトラアンミン白金
ジニトラートが５００ｍｌの水の中に含まれている水溶
液を用いて含浸させた。９９．６重量％のα−アルミナ
モノリスをまず最初真空のもとに６分間置き、次いで上
記の水溶液の中に２２℃において６分間浸漬した。この
モノリスを次に上に記述したと同様に乾燥させて焙焼し
た。触媒７の上のパラジウム及び白金の目標担持率はそ
れぞれ、０．０３６重量％及び０．０３６重量％であっ
た。
【００６８】触媒８は順序的含浸を用いて次のように作
った。１．３１重量％のＳｉＯ２を含むα−アルミナモ
ノリスをまず最初真空のもとに６分間置き、次いで第一
の、１０．８ｇのテトラアンミン白金ジニトラートが１
５００ｍｌの水の中に含まれている水溶液の中に室温に
おいて６分間浸漬した。このモノリスを上記の第一水溶
液から取り出して制御湿度乾燥のもとに乾燥させ、次い
で５００℃において１時間焙焼した。次にこのモノリス
を第二の、１５．４２ｇのテトラアンミンパラジウムジ
ニトラートが１５００ｍｌの水の中に含まれている水溶
液の中に室温において６分間浸漬した。次にこのモノリ
スを上記の第二水溶液から取り出し、制御湿度乾燥のも
とに乾燥させ、そして再び５００℃において１時間にわ
たり焙焼した。触媒８の上のパラジウム及び白金の目標
値はそれぞれ、０．１３６重量％及び０．１３５重量％
であった。
【００６９】触媒９は、共含浸を用いて次のように作っ
た。１．３１重量％のＳｉＯ２を含むα−アルミナモノ
リスを真空のもとに６分間置き、次いで、５．２３ｇの
テトラアンミンパラジウムジニトラート及び３．７９ｇ
のテトラアンミン白金ジニトラートが１０００ｍｌの水
の中に含まれている水溶液の中に室温において６分間浸
漬した。次にこのモノリスをその水溶液から取り出し、
制御湿度乾燥のもとに乾燥させ、そして５００℃におい
て再び１時間焙焼した。触媒９の上のパラジウム及び白
金の目標値はそれぞれ、０．０７４８重量％及び０．０
７４８重量％であった。
【００７０】触媒１０は、共含浸を用いて次のように作
った。９９．６重量％のα−アルミナモノリスを真空の
もとに６分間置き、次いで３７．５ｇのランタントリニ
トラート、７４．３ｇのセリウムトリニトラート、１．
４ｇのテトラアンミン白金ジニトラート及び０．１８ｇ
のロジウムトリニトラートが４００ｍｌの水の中に含ま
れている水溶液の中に室温において６分間浸漬した。次
にこのモノリスをその水溶液から取り出し、制御湿度乾
燥のもとに乾燥させ、そして再び５００℃において１時
間焙焼した。触媒１０の上のランタン、セリウム、パラ
ジウム、白金及びロジウムの目標値はそれぞれ、１．３
１重量％、２．６２重量％、０．０７８重量％、０．０
７７重量％及び０．０１９重量％であった。
【００７１】触媒１１は、順序的含浸を用いて次のよう
に作った。９９．６重量％のα−アルミナモノリスを真
空のもとに６分間置き、次いで第一の、１０３．２ｇの
ランタントリニトラート及び２０４．３ｇのセリウムト
リニトラートが１１００ｍｌの水の中に含まれている水
溶液の中に室温において６分間浸漬した。このモノリス
を上記の第一の水溶液から取り出し、制御湿度乾燥のも
とに乾燥させ、次いで５００℃において１時間焙焼し
た。次にこのモノリスを第二の、１．９７ｇのテトラア
ンミンパラジウムジニトラート、１．４ｇのテトラアン
ミン白金ジニトラート及び０．１８ｇのロジウムトリニ
トラートが４００ｍｌの水の中に含まれている水溶液の
中に室温において６分間浸漬した。次に、このモノリス
を上記の第二の水溶液から取り出し、制御湿度乾燥のも
とに乾燥させ、そして再び５００℃において１時間にわ
たり焙焼した。触媒１１の上のランタン、セリウム、パ
ラジウム、白金及びロジウムの目標値はそれぞれ、１．
４重量％、２．７重量％、０．０７３重量％、０．０７
０重量％及び０．０１８重量％であった。
【００７２】触媒１２は、順序的含浸を用いて次のよう
に作った。９９．６重量％のα−アルミナモノリスを真
空のもとに６分間置き、次いで第一の、３７．５ｇのラ
ンタントリニトラート及び７４．３ｇのセリウムトリニ
トラートが４００ｍｌの水の中に含まれている水溶液の
中に室温において６分間浸漬した。このモノリスを上記
の第一の水溶液から取り出し、制御湿度乾燥のもとに乾
燥させ、次いで５００℃において１時間焙焼した。次に
このモノリスを第二の、１．９７ｇのテトラアンミンパ
ラジウムジニトラート及び１．４ｇのテトラアンミン白
金ジニトラートが含まれている水溶液の中に室温におい
て６分間浸漬した。次に、このモノリスを上記の第二の
水溶液から取り出し、制御湿度乾燥のもとに乾燥させ、
そして再び５００℃において１時間にわたり焙焼した。
触媒１２の上のランタン、セリウム、パラジウム及び白
金の目標値はそれぞれ、１．４重量％、２．９重量％、
０．０８８重量％及び０．０８５重量％であった。
【００７３】触媒１３は、順序的含浸を用いて次のよう
に作った。９９．６重量％のα−アルミナモノリスを真
空のもとに６分間置き、次いで第一の、１０３．２ｇの
ランタントリニトラート及び０４．３ｇのセリウムトリ
ニトラートが１１００ｍｌの水の中に含まれている水溶
液の中に室温において６分間浸漬した。このモノリスを
上記の第一の水溶液から取り出し、制御湿度乾燥のもと
に乾燥させ、そして次に５００℃において１時間焙焼し
た。次にこのモノリスを第二の、１．９７ｇのテトラア
ンミンパラジウムジニトラート及び１．４ｇのテトラア
ンミン白金ジニトラートが４００ｍｌの水の中に含まれ
ている水溶液の中に室温において６分間浸漬した。次
に、このモノリスを上記の第二の水溶液から取り出し、
制御湿度乾燥のもとに乾燥させ、そして再び５００℃に
おいて１時間にわたり焙焼した。次にこのモノリスを第
三の、０．１８ｇのロジウムトリニトラートが４００ｍ
ｌの水の中に含まれている水溶液の中に室温において６
分間浸漬した。次に、このモノリスを上記の第三の水溶
液から取り出し、制御湿度乾燥のもとに乾燥させ、そし
て再び５００℃において１時間にわたり焙焼した。触媒
１３の上のランタン、セリウム、パラジウム、白金及び
ロジウムの目標値はそれぞれ、１．４重量％、２．７重
量％、０．０６７重量％、０．０６７重量％及び０．０
１６重量％であった。
【００７４】触媒１４は、順序的含浸を用いて次のよう
に作った。９９．６重量％のα−アルミナモノリスを真
空のもとに６分間置き、次いで第一の、４６．９ｇのラ
ンタントリニトラートが５００ｍｌの水の中に含まれて
いる水溶液の中に室温において６分間浸漬した。このモ
ノリスを上記の第一の水溶液から取り出し、制御湿度乾
燥のもとに乾燥させ、次いで５００℃において１時間焙
焼した。次いでこのモノリスを第二の、２．４６ｇのテ
トラアンミンパラジウムジニトラートが５００ｍｌの水
の中に含まれている水溶液の中に室温において６分間浸
漬した。次に、このモノリスを上記の第二の水溶液から
取り出し、制御湿度乾燥のもとに乾燥させ、そして再び
５００℃において１時間にわたり焙焼した。触媒１４の
上のランタン及びパラジウムの目標値はそれぞれ、１．
３重量％及び０．０７９重量％であった。
【００７５】
【表１】
【表２】 表１及び２で第１表を構成する。
【００７６】例 ２ 本発明に従う排気ガス触媒の１つを、１００ｃｐｉの多
孔質のα−アルミナモノリス（９９．６重量％のα−ア
ルミナ、空孔容積０．３３ｍｌ／ｇ及び表面積０．９１
ｍ２／ｇ）の上で作った。このモノリスをパラジウム及
び白金のテトラアンミン二硝酸塩を含む溶液で含浸させ
た。この含浸、制御湿度乾燥及びそのモノリスの加熱は
例１における触媒４−１４と同じ態様で実施した。この
モリスは４・１／２インチの直径（円形）及び４・３／
４インチの長さを有していた。このモノリスの合計容積
は７６立方インチであった。この排気ガス触媒の組成は
下記の表２に示す。
【００７７】でき上がった排気ガス触媒を高温度に安定
なＩＮＴＥＲＡＭ アルミナファイバーマットシートで
包み、そして次に自動車の排気触媒マフラを提供するよ
うに缶に充填したが、このものは８気筒（Ｖ−８）の
５．７リットル（３５０立方インチ）のＣｈｅｖｒｏｌ
ｅｔエンジンの中に取りつけた。
【００７８】触媒のならし運転及び若干の試験表かの後
でマフラの中のその排気ガス触媒の初期性能を５００℃
において、１４．２から１５．４Ａ／Ｆまで１Ｈｚの周
期で約８０，０００ＧＨＳＶ及び±０．５Ａ／Ｆ周期掃
引で測定した。最初の炭化水素、ＣＯ及びＮＯｘの化学
量論的条件（Ａ／Ｆ＝１４．６）における転化率を下記
の表３に示す。
【００７９】この排気ガス触媒を次に８気筒（Ｖ−８）
の７．５リットル（４６０立方インチ）のＦｏｒｄエン
ジンの排気中に置いてその高温安定性を試験した。この
触媒の入口温度は、エンジンをリッチ側で運転して追加
的空気を注入することにより４０分間にわたり１１００
℃に設定した。次に点火プラグをエンジンから脱結合さ
せ、余分の未燃焼燃料と空気とが触媒に到達することを
許容させて１つのシレンダの非点火をシミュレートし、
それによって出口ガス温度（コンバータへの入口のとこ
ろ）を約１２００℃にした。この排気ガス触媒の温度を
約１２００℃に約１分間維持した。次にこの排気ガス触
媒を調べた。このものはその円筒状の表面の上になんら
の亀裂や構造的損傷を示さず、また溶損領域も示さなか
った。断面中央部において外周方向の亀裂が押出し欠陥
／亀裂の位置に観測された。この触媒の炭化水素転化
率、ＣＯ転化率及びＮＯｘ転化率の各水準を次に５．７
リットルのＣｈｅｖｒｏｌｅｔエンジンにおいて再び測
定した。この排気ガス触媒の高温度試験の後での炭化水
素転化率、ＣＯ転化率及びＮＯｘ転化率の値を表３に示
す。
【００８０】比較の目的で、市販において入手できるＨ
ｏｎｄａ Ａｃｃｏｒｄの触媒コンバータを、５．７リ
ットルのＣｈｅｖｒｏｌｅｔエンジン及び７．５リット
ルのＦｏｒｄエンジンにおいて同じ態様で試験した。こ
のＨｏｎｄａ Ａｃｃｏｒｄ触媒コンバータは２片の触
媒、すなわち第１の、直径が３・１／２インチで長さが
４インチのものと、第２の、直径が３・１／２インチで
長さが４・１／４インチのものとからなっていた。両方
の触媒片の合計容積は８１立方インチであり、そして開
放セル密度は３００ｃｐｉであった。このＨｏｎｄａ
Ａｃｃｏｒｄ触媒の近似的組成は表２に示す。
【００８１】Ｃｈｅｖｒｏｌｅｔエンジンの条件は、５
００℃の温度及び約８０，０００のＧＨＳＶを与えるよ
うに調節された。そのＨｏｎｄａ Ａｃｃｏｒｄ触媒の
性能は最初のならし運転及び他のいくつかの試験評価の
後で得られた。炭化水素類、ＣＯ及びＮＯｘの、１４．
６Ａ／Ｆの条件における転化率％を表３に示す。Ｈｏｎ
ｄａ Ａｃｃｏｒｄ触媒の各触媒片を１１００℃に４０
分間加熱し、次いで約１２００℃において１分間追加的
に加熱した後で、Ｈｏｎｄａ Ａｃｃｏｒｄ触媒の両触
媒片は、その第１触媒片の出口中央のいくつかの部分、
及び第２触媒片の入口及び出口において溶損によってモ
ノリス構造が消えていたいくつかの領域を示した。
【００８２】このＨｏｎｄａ Ａｃｃｏｒｄ触媒の高温
度加熱の後でその炭化水素、ＣＯ及びＮＯｘの転化率は
表３に示すように大きく低下した。これは本発明の排出
ガス触媒を使用して高温老化させた後で達成された比較
的低い炭化水素及びＣＯの転化率の低下及び予期しなか
ったＮＯｘ転化率の上昇と対照的である。
【００８３】
【表３】
【００８４】
【表４】
【００８５】以下に本発明の要点を総括して示す。要点１ 純度が少なくとも９８重量％であり、表面積が
０．８〜１．１ｍ２／ｇであり、空孔容積が０．３０〜
０．４０ｍｌ／ｇであり、平均孔直径が０．９〜１．２
ミクロンである多孔質のα−アルミナ担体と、該担体中
に含浸させられた有効量の、白金、パラジウム及びそれ
らの混合物より成る群から選択される貴金属とを包含し
て成る、一酸化炭素及び炭化水素の燃焼ならびに酸化窒
素の還元のための排気触媒。要点２ 担体に含浸させられた、セリウム、モリブデ
ン、バナジウム、マンガン、クロム、チタン、ランタ
ン、ニオブ、ジルコニウム及び希土類元素より成る群か
ら選択される１種又はそれ以上の遷移金属を更に包含す
る要点１の触媒。要点３ 更にロジウムを包含する要点１の触媒。要点４ 貴金属の量が触媒の約０．０１重量％ないし約
２重量％である要点１の触媒。要点５ 貴金属が０．０１：１ないし１００：１の範囲
の重量比において存在する白金とパラジウムとの混合物
である要点１の触媒。要点６ α−アルミナ担体がモノリシック構造を有する
要点１の触媒。要点７ ａ）純度が少なくとも９８重量％であり、表面積が０．
８〜１．１ｍ２／ｇであり、空孔容積が０．３０〜０．
４０ｍｌ／ｇであり、平均孔直径が０．９〜１．２ミク
ロンである多孔質のα−アルミナ担体と、溶媒並びに、
白金、パラジウム及びそれらの混合物より成る群から選
択される貴金属の化合物を含有する溶液とを接触させる
ことにより、該α−アルミナ担体を該貴金属により含浸
し； ｂ）該含浸された担体を、溶媒の少なくとも９０％が担
体から除去されるまで、毎時、担体１グラム当り溶媒１
グラム未満の速度において乾燥し；次いで ｃ）該乾燥された担体を加熱する； ことを包含して成る、一酸化炭素及び炭化水素の燃焼な
らびに酸化窒素の還元のための排気触媒の製造方法。要点８ 担体を１種又はそれ以上の酸素プロモーターに
より含浸することを更に包含する要点７の方法。要点９ 加熱を、約１００℃ないし約９００℃の温度に
おいて行う要点７の方法。要点１０ 乾燥と加熱とを同時に行う要点７の方法。
フロントページの続き (72)発明者 マダン、モハン、バシン アメリカ合衆国、ウエスト・バージニア 州、25314、チャールストン、キャリ ジ・ロード ９番 (72)発明者 マイケル、スコット、ジャレル アメリカ合衆国、ウエスト・バージニア 州、25303、サウス・チャールストン、 メイシィー・サークル 1711番 (56)参考文献 特開 昭57−165038（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01J 21/00 - 38/74

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 純度が少なくとも９８重量％であり、表
    面積が０．８〜１．１ｍ２／ｇであり、空孔容積が０．
    ３０〜０．４０ｍｌ／ｇであり、平均孔直径が０．９〜
    １．２ミクロンである多孔質のα−アルミナ担体と、該
    担体中に含浸させられた有効量の、白金、パラジウム及
    びそれらの混合物より成る群から選択される貴金属とを
    包含して成る、一酸化炭素及び炭化水素の燃焼ならびに
    酸化窒素の還元のための排気触媒。
  2. 【請求項２】 担体に含浸させられた、セリウム、モリ
    ブデン、バナジウム、マンガン、クロム、チタン、ラン
    タン、ニオブ、ジルコニウム及び希土類元素より成る群
    から選択される１種又はそれ以上の遷移金属を更に包含
    する請求項１の触媒。
  3. 【請求項３】 更にロジウムを包含する請求項１の触
    媒。
  4. 【請求項４】 ａ）純度が少なくとも９８重量％であり、表面積が０．
    ８〜１．１ｍ２／ｇであり、空孔容積が０．３０〜０．
    ４０ｍｌ／ｇであり、平均孔直径が０．９〜１．２ミク
    ロンである多孔質のα−アルミナ担体と、溶媒並びに、
    白金、パラジウム及びそれらの混合物より成る群から選
    択される貴金属の化合物を含有する溶液とを接触させる
    ことにより、該α−アルミナ担体を該貴金属により含浸
    し； ｂ）該含浸された担体を、溶媒の少なくとも９０％が担
    体から除去されるまで、毎時、担体１グラム当り溶媒１
    グラム未満の速度において乾燥し；次いで ｃ）該乾燥された担体を加熱する； ことを包含して成る、一酸化炭素及び炭化水素の燃焼な
    らびに酸化窒素の還元のための排気触媒の製造方法。
  5. 【請求項５】 担体を１種又はそれ以上の酸素プロモー
    ターにより含浸することを更に包含する請求項４の方
    法。
  6. 【請求項６】 乾燥と加熱とを同時に行う請求項４の方
    法。
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