JPH03238046A - ディーゼルエンジン用ハニカム触媒 - Google Patents

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〕 本発明はディーゼルエンジン用ハニカム触媒に係り、よ
り詳しく述べると排ガス低温時の脱臭能力を高めたディ
ーゼルエンジン用脱臭剤コートハニカム触媒に関する。

〔従来の技術〕

第６図に従来の典型的なハニカム触媒を示す。

ジャケット１にマット２を介して取付固定されたハニカ
ム触媒３は、その一部破断縦断面拡大図である第７図に
見られるように、ハニカム基地４をなすコージェライト
のセル壁にＴ−アルミナ５を４０〜１２０　ｇ　／　ｆ
２のコート量でウォッシュコートした上に、白金、パラ
ジウム、ロジウムなどの酸化触媒６を１〜２ｇ／１２程
度担持していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術のハニカム触媒をディーゼル排気ガス浄化に使
用した場合、ディーゼル排気臭が最も強い冷間始動時の
脱臭能力が低いという問題がある。

これは、ディーゼル排気温度が冷間始動時では８０℃（
エキマニ出口約１ｍ）と低いため、触媒の浄化作用が十
分に活性化されていないためである。

またウォッシュコートとして使用しているＴ−アルミナ
は、高表面積（８０〜１２０ｍ’／ｇ）で吸着特性はあ
るが、限界があり、特に冷間始動時に多量に発生する刺
激臭成分（ピストン燃焼室壁付着燃料の不完全燃焼、着
火遅れ等に由来）や燃料ミスト成分く白煙）に対して吸
着能が十分でない。

また、γ−アルミナはディーゼル排気中の燃料中のイオ
ウに由来するＳＯＸを吸着して、これが暖（１） （２） 機中に触媒により生成したサルフェート（硫酸）と反応
し硫酸アルミニウムへ変化してしまうため、ウォッシュ
コートの脱落が発生してしまうという問題がある。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決し、特に
排ガス低温時にも脱臭能力の高いディーゼルエンジン用
ハニカム触媒を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、ハニカム担体に
セピオライトをコートし、そのセピオライトコート層に
触媒金属を担持させて成ることを特徴とするディーゼル
エンジン用ハニカム触媒を提供する。

ハニカムのセル形状は四角形、六角形、三角形、コール
ゲート状、等のいずれでもよく、また材質もコージェラ
イトのほかムライトなど特に限定されない。

第３図に脱臭コート剤のセピオライト結晶の（００１）
面を示す。セピオライトはファイバー状の層間粘度化合
物であり、（Ｈ２０）　４　（ＯＨ）　ＪｇａＳ１＋２
０３ｏ　・６〜８Ｈ２０なる化学式で示される。セピオ
ライトの吸着特性はミクロ構造にあり、四面体ブロック
１３にサンドイッチ構造ではさまれた八面体ブロック１
４が柱状に構成され、ボイド１５が存在する。ボイド１
５はＡ単位の長方形断面であり、以上の構造から表面積
は２００ｍ’／ｇを超える（２０（］−３００ｍ’／ｇ
１さらには６００ｍ’／ｇ以上）。従って、吸着能力が
高い。さらに各ブロック面が高表面に存在しているため
触媒を担持させた時、高分散化され従って触媒活性も向
上する。

本発明では、このセピオライトをハニカムにコートする
。コートする量は使用するハニカム担体のセル数によっ
て異なる（幾何学的表面積が異なる）が、２０ｇ／ｊ２
〜５０ｇ／Ａが好ましい。コート量が少なすぎると吸着
能が低く、逆に多すぎるとコート層にクランクが入りや
すく、コート層の脱落の原因となるからである。コート
量はコート液の粘度、コート回数で任意にコントロール
できる。

（３〉 （４） セピオライトの高吸着構造を保持するため、ハニカムへ
は低温コートすることが好ましい。セピオライトスラリ
ーの粘度特性をハニカムセルにあわせて調製しハニカム
をディッピングし、クラックの入らぬ様乾燥してから７
００℃以下で焼成する。

（セピオライトの熱的構造変化を考慮し、６００℃前後
で焼成することが望ましい）。この時、予備乾燥方法が
悪いとクラックが入すハニカムより脱落する。セピオラ
イトは天然鉱物を粉砕し、ヨーロッパではベットリッタ
ーとして吸臭剤として使用されているが、グラニユール
形状の強度（圧縮破壊強度〉は１〜２　ｋｇｆ以下であ
り、排気圧下では使用できない。また造粒してもその強
度は３〜４　ｋｇｆであり、強度上昇のため焼結温度を
上昇させると（８００℃）ボイドは消失してしまう。

セピオライトコート層中への触媒金属の担持は従来技術
のγ−アルミナコート層への担持と同様であることがで
きる。触媒金属としては、白金、ロジウム、パラジウム
などが代表的である。担持量は触媒金属重量で換算して
０．８ｇ／ｊ！以上必要で、２．０ｇ／ｊ！前後が好ま
しい。なお、セピオライト結晶は特有のボイドを有し、
インク−カレーションで触媒粒子が入りこむためコート
層全体に触媒が分布する。そのため被毒に強く、ススが
付着してもガス浸透による触媒反応が起こるという利点
を有する。これに対し、γ−アルミナコートハニカムで
は触媒は表面から２Ｏｎの深さに分散しているが、排ガ
スの被毒成分のアキュミレーション深さと一致し、触媒
が被毒により失活する。

〔作　用〕

上記の如くセピオライト結晶は特有のミクロ構造を有し
、そのボア径と比表面積が大きいことから脱臭能力に優
れている。また、アルミナのようにＳＯＸと反応してコ
ート層が脱落することもない。

また、触媒金属がコート層中に広く　（深く〉分散する
ため、ススが付着してもガス浸透により触媒反応が起き
、被毒に対して強い。

（５） （６〉 〔実施例〕 第１図に実施例で作成したハニカム触媒の端面図を第２
図に同じハニカム触媒の一部破断横断面拡大図を示す。

ハニカム基地１１上に脱臭コート１２が施され、四角セ
ルの隅部で厚くコートされている。

実施例 トルコ産セピオライト粉末（セピオライト純度９０％以
上、他ドロマイト含有、３２５メツシュ品）を５００部
の蒸留水へ分散させ、回転ミルにて湿式粉砕した（尚、
５００部の蒸留水の一部をシリカゾル等のバインダーを
添加してもよい）。得られたスラリーは一昼夜放置後、
粘度が約３００　ｃｐｓ（回転粘度計）に上昇する。こ
の時スラリーはアルカリ側にあるので酸等でｐＨを調整
してもよい。

このスラリーにコージェライトハニカム（３０セル／１
ｎｃｈ２）をディッピングし、余剰スラリーをエアーブ
ローした。その後室温にて風通しの良い所で数日間放置
し、ゆっくり乾燥させた。この時、急に乾燥させるとク
ラックが入り、剥離する。乾燥したハニカムを大気中に
て６００℃で焼成した。

この時、ドロマイト中の不純物を焼却・蒸散させるため
炉内はブロアーにて対流を起こす。

以上の操作にて約５０ｇ／ｊ！のセピオライトがコート
される。６００℃焼成のセピオライトの比重は０．５で
あり、γ−アルミナの０．７に比べて軽い。

約５０ｇ／ｆｆｌセピオライトをコートしたハニカムへ
、酸化触媒を担持するため所定量（担持量とハニカム体
積より求めた）の白金溶液を含浸させ、１２０℃で乾燥
後、５００℃で焼成し触媒化した。この時担持量は約１
．４ｇ／Ａであった。

比較例 キャタラー二業製γ−アルミナ（ＪへＣ１００）粉末を
、日産化学製アルミナゾル同部（ＡＳ２００）、蒸留水
９０部、４０％硝酸アルミ水溶液１５部と混合・分散さ
せた。得られたスラリーは約５０　ｃｐｓであり、これ
にコージライトハニカム（３０セル／１ｎｃｈ２）ヲｆ
イッピング、エアーブロー後、１２０℃で乾燥させ、６
５０℃で焼成した。

以上の操作により約４０ｇ／Ｉ！のアルミナがコー（７
） （８） トされる。このハニカムに所定量の白金液を含浸させ、
触媒化した。この時担持量は約１．４ｇ／Ａであった。

試験例１ ０℃に冷却した３、Ｏ２の４気筒直噴エンジン（ＶＥポ
ンプ、２号軽油）にてセピオライトコートハニカム（実
施例）とアルミナコートハニカム（比較例）をそれぞれ
組付けてマフラーを評価した。参考としてサイレンサー
マフラーを用いた。

各マフラーはエキマニ直下１ｍに組付けられる。

マフラーも０℃に冷却されている。

エンジンを始動させた後、回転数のバラツキを防ぐため
直ちに完爆させてからアイドルへ戻したくこの時始動補
助装置であるグローやヒーターは用いない）。発生した
排気ガスはマフラーテールパイプよりシリコンチューブ
で冷却室外へ導入され、ＩＯ名以上の官能評価用に供さ
れる。

官能評価はシリコンチューブ出口より１ｍの位置にて表
１の５段階評価法にて評価した。尚、パネラ−にはマフ
ラ一種は明かさず覆面マフラーとして評価させている。

各マフラーの評価結果を第４図に示す。パネラ−は１０
名で行ない、その平均値をプロットしである。

排ガス浄化デバイスのないサイレンサーマフラーは冷間
始動時の排気臭（特に刺激臭〉が強い。

一方アルミナコートハニカムは耐えられる限界のレベル
にあるがパネラ−によっては２ないし２．５をマークし
たパネラ−が存在していた。

−力木発明のセピオライトハニカムは全パネラ−が３．
０以上をマークしており、アルミナマフラーより優れて
いることがわかる。

（９） （１０） 試験例２ アルミナコートハニカム、セピオライトコートハニカム
を第５図あようなスス発生パターンにて３、０１ＤＩ　
４　列エンジンを約２　ｋｇｆのトルクをかけて黒煙に
被毒させた。第５図では２サイクル分図示したが、両ハ
ニカムとも８０００サイクル行なった。

両ハニカムを超音波洗浄にて、ハニカム担体からコート
層の剥離を試験した。

アルミナコートハニカムは排ガス入口面の端面部で剥離
が生じたが、セピオライトコートハニカムは異常なかっ
た。これは第５図による平均排気温度が約２００℃であ
り、ＳＯＸによるアルミナの低温被毒が発生し、Ａ　ｊ
！　２　（ＳＯ４）　ｓが発生したためと考えられる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、排ガス低温時の有臭成分を高表面積の
セピオライトの細孔内に一時的に吸着させ、排ガス温度
が上昇したとき、触媒金属で浄化するようにしたので、
低温時（始動時、アイドリング時）の排気臭を低減する
ことができる。また、アルミナの場合ＳＯｘ　と反応し
て硫酸アルミニウムに変化して、コート層が脱落するが
、セピオライトの場合この問題がなくなる。さらに、触
媒金属の被毒に対しても有効であるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はハニカム触媒の端面図、第２図はハニカム触媒
の一部破断横断面図、第３図はセピオライト結晶構造の
模式図、第４図はマフラーの官能評価結果を示すグラフ
、第５図はハニカム触媒試験のスス発生エンジン回転パ
ターンを示すグラフ、第６図は従来のハニカム触媒の模
式図、第７図は第６図のハニカム触媒の一部破断縦断面
図である。 １１・・・ハニカム基地、１２・・・脱臭コート、１３
・・・四面体ブロック、１４・・・八面体ブロック、１
５・・・ボイド、１・・・ジャケット、２・・・マット
、３・・・ハニカム触媒、４・・・ハニカム基地、５・
・・γ−アルミナコート層、６・・・触媒金属。 （１１） （１２） 各マフラ の官能評価結果 スス発生バタ ノ 基 ρ ハニカム触媒（従来） 第 図 Ａ部拡大図 第 賞

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ハニカム担体にセピオライトをコートし、そのセピ
   オライトコート層に触媒金属を担持させて成ることを特
   徴とするディーゼルエンジン用ハニカム触媒。