JP2895114B2 - 排ガス浄化用触媒体 - Google Patents
排ガス浄化用触媒体Info
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- JP2895114B2 JP2895114B2 JP1286864A JP28686489A JP2895114B2 JP 2895114 B2 JP2895114 B2 JP 2895114B2 JP 1286864 A JP1286864 A JP 1286864A JP 28686489 A JP28686489 A JP 28686489A JP 2895114 B2 JP2895114 B2 JP 2895114B2
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- carrier
- exhaust gas
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は排ガス浄化用触媒体に係り、特に各種の燃焼
機器や内燃機関の排ガスに含まれる一酸化炭素（CO）、
窒素酸化物（NOx）、炭化水素（HC）等の有害ガスをそ
れぞれ二酸化炭素（CO2）、窒素（N2）、水（H2O）に変
化させる触媒体に関するものである。
機器や内燃機関の排ガスに含まれる一酸化炭素（CO）、
窒素酸化物（NOx）、炭化水素（HC）等の有害ガスをそ
れぞれ二酸化炭素（CO2）、窒素（N2）、水（H2O）に変
化させる触媒体に関するものである。
従来、この種の触媒としては、白金（Pt）、パラジウ
ム（Pd）、ロジウム（Rh）等の貴金属をアルミナ、チタ
ニア等のセラミックス担体に担持したものが用いられて
いる。それら触媒は高温燃焼条件下では貴金属が蒸散し
たり、担体が変質したりして触媒活性が著しく低下する
ことが知られている。
ム（Pd）、ロジウム（Rh）等の貴金属をアルミナ、チタ
ニア等のセラミックス担体に担持したものが用いられて
いる。それら触媒は高温燃焼条件下では貴金属が蒸散し
たり、担体が変質したりして触媒活性が著しく低下する
ことが知られている。
上記の触媒活性低下の原因を詳しく調べると、次の２
点が大きな問題点となっていることがわかる。
点が大きな問題点となっていることがわかる。
ｉ）触媒活性の本質は貴金属の作用にもとづくものであ
るが、貴金属の担体上での存在形態は一般の酸化雰囲気
下では酸化物となっており、それらの融点や沸点は1000
℃以下（例えばPtOのm.p.555℃、PdOのm.p.870℃）であ
り、高温燃焼条件下では貴金属は徐々に蒸散することに
より活性点が減少し、触媒は経時劣化を示すこととな
る。
るが、貴金属の担体上での存在形態は一般の酸化雰囲気
下では酸化物となっており、それらの融点や沸点は1000
℃以下（例えばPtOのm.p.555℃、PdOのm.p.870℃）であ
り、高温燃焼条件下では貴金属は徐々に蒸散することに
より活性点が減少し、触媒は経時劣化を示すこととな
る。
ii）貴金属が還元雰囲気下で金属の形態で存在していれ
ば、それらの融点、沸点はいずれも1500℃以上であるか
ら蒸散の可能性は少ないが、高温下では担体の変質によ
り担体上の金属粒子は凝集を生じ、これにより活性点の
減少に到り、やはり触媒の経時活性低下を生ずる。
ば、それらの融点、沸点はいずれも1500℃以上であるか
ら蒸散の可能性は少ないが、高温下では担体の変質によ
り担体上の金属粒子は凝集を生じ、これにより活性点の
減少に到り、やはり触媒の経時活性低下を生ずる。
本発明は上記の問題点を解決するために、触媒活性成
分としての貴金属元素が担体酸化物の結晶構成成分とし
て存在する物質を合成することにより達成される。
分としての貴金属元素が担体酸化物の結晶構成成分とし
て存在する物質を合成することにより達成される。
すなわち、Pt、Pd等の貴金属を担体の結晶格子の１部
に置換導入すれば、担体は触媒としての機能を生ずると
ともに、その結晶構造が破壊されないかぎり、格子の貴
金属が蒸散したり、凝集することは少ない。したがって
本来の担体として高熱安定性、例えば結晶崩壊温度1500
℃程度の物質を選べば、格子置換により触媒となった金
属が担体される担体物質の熱安定性もほぼ同等であり、
高耐熱性が達成される。
に置換導入すれば、担体は触媒としての機能を生ずると
ともに、その結晶構造が破壊されないかぎり、格子の貴
金属が蒸散したり、凝集することは少ない。したがって
本来の担体として高熱安定性、例えば結晶崩壊温度1500
℃程度の物質を選べば、格子置換により触媒となった金
属が担体される担体物質の熱安定性もほぼ同等であり、
高耐熱性が達成される。
本発明は、パラジウム（Pd）、白金（Pt）およびロジ
ウム（Rh）から選ばれた少なくとも１種の化合物を含む
オクトチタン酸塩触媒を耐熱性担体に担持したことを特
徴とする。
ウム（Rh）から選ばれた少なくとも１種の化合物を含む
オクトチタン酸塩触媒を耐熱性担体に担持したことを特
徴とする。
上記オクトチタン酸塩は、一般式Ax（ByTiz）8O16で
表されるオクトチタン酸塩（上式中、Ａはアルカリ金
属、Ba、CuおよびNiから選ばれた少なくとも１種の元
素、ＢはPd、PtおよびRhから選ばれた少なくとも１種の
元素で0.1≦ｘ≦３、0.1≦ｙ≦３、５≦ｚ≦８を表す）
である。
表されるオクトチタン酸塩（上式中、Ａはアルカリ金
属、Ba、CuおよびNiから選ばれた少なくとも１種の元
素、ＢはPd、PtおよびRhから選ばれた少なくとも１種の
元素で0.1≦ｘ≦３、0.1≦ｙ≦３、５≦ｚ≦８を表す）
である。
また耐熱性担体としては、セラミック構造体またはメ
タル構造体であり、かつセラミック構造体はムライト、
コージーライト、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素
および窒化アルミニウムから選ばれ、またメタル構造体
はFe−Cr−Ni系およびFe−Cr−Al系合金から選ばれるこ
とが好ましい。
タル構造体であり、かつセラミック構造体はムライト、
コージーライト、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素
および窒化アルミニウムから選ばれ、またメタル構造体
はFe−Cr−Ni系およびFe−Cr−Al系合金から選ばれるこ
とが好ましい。
耐熱性担体に前記チタン酸塩触媒を担持させるには、
該担体に触媒のスラリをウオッシュコートしたり、該触
媒の分散液中に担体を浸漬し、次いで焼成すればよい。
またはγアルミナもしくはβアルミナ等の粉末と本触媒
との混合物を前記担体にウオッシュコートしてもよい。
前記担体に対するチタン酸塩触媒の担持量は特に限定さ
れないが、通常は担体100重量部に対して１〜30重量部
である。
該担体に触媒のスラリをウオッシュコートしたり、該触
媒の分散液中に担体を浸漬し、次いで焼成すればよい。
またはγアルミナもしくはβアルミナ等の粉末と本触媒
との混合物を前記担体にウオッシュコートしてもよい。
前記担体に対するチタン酸塩触媒の担持量は特に限定さ
れないが、通常は担体100重量部に対して１〜30重量部
である。
〔作用〕 本発明の触媒は、耐熱性セラミックスとして知られて
おり、特に高耐熱性で、かつ３次元トンネル構造を有す
るオクトチタン酸塩（構造安定性1500℃以上）の構成元
素の１部をPd、Ptおよび／またはRhに置換したものであ
る。これにより、貴金属は単独に酸化物粒子となること
なく、また粒子凝集による金属結晶粒子の成長も起こり
えない。したがって高温酸化条件下でも、貴金属元素は
原子状で高分散状態を保持し、触媒活性が低下すること
がない。また、この触媒を耐熱性構造体であるムライ
ト、ジルコニア、コージーライト、炭化ケイ素、窒化ケ
イ素、窒化アルミニウム等のセラミックスのハニカムや
薄板、またFe−Cr−Al系またはFe−Cr−Ni系合金等の耐
熱鋼ハニカムや薄板に、適当なバインダーにより担持す
れば、燃焼触媒として各種燃焼装置に適用可能となり、
1000℃以上の高温に耐え、長期間の使用にも十分な機械
的強度をもった触媒体（一体型触媒）を得ることができ
る。特に金属薄板を構造体として使用すれば、孔あけ、
打抜き、曲げなどの機械加工が容易にできる利点も生ず
る。
おり、特に高耐熱性で、かつ３次元トンネル構造を有す
るオクトチタン酸塩（構造安定性1500℃以上）の構成元
素の１部をPd、Ptおよび／またはRhに置換したものであ
る。これにより、貴金属は単独に酸化物粒子となること
なく、また粒子凝集による金属結晶粒子の成長も起こり
えない。したがって高温酸化条件下でも、貴金属元素は
原子状で高分散状態を保持し、触媒活性が低下すること
がない。また、この触媒を耐熱性構造体であるムライ
ト、ジルコニア、コージーライト、炭化ケイ素、窒化ケ
イ素、窒化アルミニウム等のセラミックスのハニカムや
薄板、またFe−Cr−Al系またはFe−Cr−Ni系合金等の耐
熱鋼ハニカムや薄板に、適当なバインダーにより担持す
れば、燃焼触媒として各種燃焼装置に適用可能となり、
1000℃以上の高温に耐え、長期間の使用にも十分な機械
的強度をもった触媒体（一体型触媒）を得ることができ
る。特に金属薄板を構造体として使用すれば、孔あけ、
打抜き、曲げなどの機械加工が容易にできる利点も生ず
る。
実施例１ 一般式Ax（ByTiz）8O16で示されるＡ成分はトンネル
構造中に配位することができる金属であるから、CuやNi
を選べば触媒活性点となることが期待できる。Ｂ成分は
トンネルの枠組を作るTiO4の八面体のTiと置換しうる金
属であり、２価や３価の金属が選べるので、PtやPdを選
べば触媒活性点として安定な存在形態となしうる。ただ
しPtやPdを多量に用いては経済的に有利でないので、そ
の量は前記範囲内で少ない方が好ましい。粉末状のオク
トチタン酸塩を得るには焼成法が適当であるが以下にそ
の製造法を示す。
構造中に配位することができる金属であるから、CuやNi
を選べば触媒活性点となることが期待できる。Ｂ成分は
トンネルの枠組を作るTiO4の八面体のTiと置換しうる金
属であり、２価や３価の金属が選べるので、PtやPdを選
べば触媒活性点として安定な存在形態となしうる。ただ
しPtやPdを多量に用いては経済的に有利でないので、そ
の量は前記範囲内で少ない方が好ましい。粉末状のオク
トチタン酸塩を得るには焼成法が適当であるが以下にそ
の製造法を示す。
Ａ成分としてBa（OH）２、Ｂ成分としてPdOを選び、T
iO2（アナターゼ型）とをモル比で次の割合の混合物を
つくる。この混合物の一定量を白金るつぼに BaO:PdO:TiO2＝0.5:0.5:7.5のモル比になるように充填
し、1200℃で3h焼成する。これを冷却後粉砕し、再びる
つぼ中で1300℃、24h焼成後、急冷（ステンレス皿にあ
ける）する。これを粉砕して粉末状酸化物を得る。得ら
れた結晶体はＸ線粉末回折で同定した。オクトチタン酸
塩のほかに１部ルチル相の生成がみられた。
iO2（アナターゼ型）とをモル比で次の割合の混合物を
つくる。この混合物の一定量を白金るつぼに BaO:PdO:TiO2＝0.5:0.5:7.5のモル比になるように充填
し、1200℃で3h焼成する。これを冷却後粉砕し、再びる
つぼ中で1300℃、24h焼成後、急冷（ステンレス皿にあ
ける）する。これを粉砕して粉末状酸化物を得る。得ら
れた結晶体はＸ線粉末回折で同定した。オクトチタン酸
塩のほかに１部ルチル相の生成がみられた。
次にこの粉末を水に分散し、コージーライトハニカム
（200セル/inch2）担体にウオッシュコートし、500℃2h
焼付け触媒体を作った。このようにして調製した触媒体
の排ガス浄化能と耐熱性を調べた。
（200セル/inch2）担体にウオッシュコートし、500℃2h
焼付け触媒体を作った。このようにして調製した触媒体
の排ガス浄化能と耐熱性を調べた。
排ガス浄化能テストとして該触媒体を管状電気炉に通
した石英ガラス反応管内に設置し、空気とCO/N2とから
なる混合ガス、空気とプロパン/N2とからなる混合ガス
を用いて各温度におけるCOおよびプロパンの酸化率の測
定を行った。
した石英ガラス反応管内に設置し、空気とCO/N2とから
なる混合ガス、空気とプロパン/N2とからなる混合ガス
を用いて各温度におけるCOおよびプロパンの酸化率の測
定を行った。
COおよびC3H8の酸化率は次式により求めた。
第１図と第２図にその結果を示すが、本発明の触媒体
は、COおよびHCの酸化に極めて高活性を示すことが認め
られた。
は、COおよびHCの酸化に極めて高活性を示すことが認め
られた。
実施例２ オクトチタン酸塩の原料として、実施例１のPdOの代
わりにPt（NO2）２（NH3）２を用い、酸化物換算でBaO:
PtO:TiO2＝0.5:0.5:7.5のモル比割合になるよう混合し
て合成した。得られた粉末結晶のＸ線回折の結果、オク
トチタン酸塩のほかにルチル相が認められた。この粉末
を実施例１の方法と同様に触媒とし、その触媒活性を調
べた。
わりにPt（NO2）２（NH3）２を用い、酸化物換算でBaO:
PtO:TiO2＝0.5:0.5:7.5のモル比割合になるよう混合し
て合成した。得られた粉末結晶のＸ線回折の結果、オク
トチタン酸塩のほかにルチル相が認められた。この粉末
を実施例１の方法と同様に触媒とし、その触媒活性を調
べた。
第１図と第２図にその結果を示すが、本発明の触媒体
はCOおよびHCの酸化に高活性を示すことがわかる。
はCOおよびHCの酸化に高活性を示すことがわかる。
実施例３ Cu0.1Rh0.1Ti7.9O16粉末の製造法としてCuO、RhCl3、
TiO2（アナターゼ型）の各粉末をCuO:RhCl3:TiO2＝0.1:
0.1:7.9のモル比割合にして出発原料とし、実施例１と
同様に焼成体をつくる。この焼成体を水に分散し、コー
ジーライトハニカム担体に含浸し、乾燥後焼付け触媒体
とした。この触媒体の排ガス浄化能を調べるため、酸素
量に対してCO量の過剰な還元雰囲気にNO/N2ガスを混合
し、各温度におけるNO除去率を測定した。その結果を第
３図に示した。NO除去率は次式により求めた。
TiO2（アナターゼ型）の各粉末をCuO:RhCl3:TiO2＝0.1:
0.1:7.9のモル比割合にして出発原料とし、実施例１と
同様に焼成体をつくる。この焼成体を水に分散し、コー
ジーライトハニカム担体に含浸し、乾燥後焼付け触媒体
とした。この触媒体の排ガス浄化能を調べるため、酸素
量に対してCO量の過剰な還元雰囲気にNO/N2ガスを混合
し、各温度におけるNO除去率を測定した。その結果を第
３図に示した。NO除去率は次式により求めた。
実施例４ 熱に対する触媒活性の安定性の確認試験として実施例
２の触媒体を1200℃雰囲気（空気中）下におき、100h毎
に350℃でのプロパン酸化率の測定を行った。比較のた
めコージーライトハニカムに実施例２の触媒と同量のPd
/γアルミナ触媒を担持した触媒体をつくり、同様の試
験を行った。得られた結果を第４図に示す。
２の触媒体を1200℃雰囲気（空気中）下におき、100h毎
に350℃でのプロパン酸化率の測定を行った。比較のた
めコージーライトハニカムに実施例２の触媒と同量のPd
/γアルミナ触媒を担持した触媒体をつくり、同様の試
験を行った。得られた結果を第４図に示す。
耐熱耐久性は本発明になる触媒の方がずっと高いこと
が認められる。
が認められる。
本発明によれば、貴金属をオクトチタン酸塩のような
耐熱性担体の構成元素の一部として取入れることによ
り、排ガス中のCO、HC、NOxの浄化能も高く、1200℃の
高温に対しても劣化することなく、触媒活性の安定した
触媒を得ることができる。またステンレス鋼板やFe、Ti
等を主成分とする合金板を担体とすれば、穴あけ、曲げ
などの機械加工を容易に行うことができる。
耐熱性担体の構成元素の一部として取入れることによ
り、排ガス中のCO、HC、NOxの浄化能も高く、1200℃の
高温に対しても劣化することなく、触媒活性の安定した
触媒を得ることができる。またステンレス鋼板やFe、Ti
等を主成分とする合金板を担体とすれば、穴あけ、曲げ
などの機械加工を容易に行うことができる。
第１図は、本発明になる触媒体のCO燃焼活性を示す特性
図、第２図は、本発明になる触媒体のC3H8燃焼活性を示
す特性図、第３図は、本発明になる触媒体のNO除去活性
を示す特性図、第４図は、本発明になる触媒体のC3H8燃
焼活性の耐熱耐久性を示す特性図である。
図、第２図は、本発明になる触媒体のC3H8燃焼活性を示
す特性図、第３図は、本発明になる触媒体のNO除去活性
を示す特性図、第４図は、本発明になる触媒体のC3H8燃
焼活性の耐熱耐久性を示す特性図である。
Claims (2)
- 【請求項１】一般式Ax（ByTiz）8O16で表されるオクト
チタン酸塩触媒（上式中、Ａはアルカリ金属、Ba、Cuお
よびNiから選ばれた少なくとも１種の元素、ＢはPd、Pt
およびRhから選ばれた少なくとも１種の元素で、0.1≦
Ｘ≦３、0.1≦Ｙ≦３、５≦Ｚ≦８を表す）を耐熱性担
体に担持したことを特徴とする排ガス浄化用触媒体。 - 【請求項２】前記耐熱性担体がセラミック構造体または
メタル構造体であり、かつセラミック構造体はムライ
ト、コージーライト、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケ
イ素および窒化アルミニウムから選ばれ、またメタル構
造体はFe−Cr−Ni系およびFe−Cr−Al系合金から選ばれ
ることを特徴とする請求項（１）記載の排ガス浄化用触
媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1286864A JP2895114B2 (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | 排ガス浄化用触媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1286864A JP2895114B2 (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | 排ガス浄化用触媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03151045A JPH03151045A (ja) | 1991-06-27 |
| JP2895114B2 true JP2895114B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=17710007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1286864A Expired - Fee Related JP2895114B2 (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | 排ガス浄化用触媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895114B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3314897B2 (ja) * | 1994-08-03 | 2002-08-19 | トヨタ自動車株式会社 | 排気ガス浄化用触媒の製造方法 |
-
1989
- 1989-11-02 JP JP1286864A patent/JP2895114B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03151045A (ja) | 1991-06-27 |
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