JPS598421B2 - 排気ガス浄化用触媒 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関等から排出される排気ガス中の有害
成分である窒素酸化物、一酸化炭素および炭化水素を高
能率で浄化することができる排気ガス浄化用触媒に関す
る。

上記のごとき排気ガス中の有害成分の浄化用触媒として
は、現在種々のものが提案されており、担体として、γ
−アルミナやδ−アルミナのような化学的に活性な多孔
質体を用いて、該活性担体に酸化ランタン或いは酸化セ
リウムと白金、パラジウム等からなる触媒成分を用いた
ものが比較的優れた浄化活性を有するとされている。

しかしながら、これら従来触媒は、上記のごとく活性ア
ルミナ等の化学的に活性な物質を担体として使用してい
るため、該触媒がその使用中において、６００℃以上と
いう高温に加熱された場合には、活性担体と触媒成分と
の化学的相互作用が生じる。

即ち、高温時において、触媒成分である酸化ランタン、
酸化セリウムが活性担体中へ固溶し、触媒成分が減少す
ることになり、触媒機能が低下してしまう。

本発明は、かかる問題点を克服することを目的としてな
されたものである。

即ち、本願の第一の発明は、化学的に不活性であるα−
アルミナ、を担体とし、該担体に酸化ランタン（Ｌａ２
ｏ３）を担持させると共に白金（Ｐｉ）、パラジウム（
Ｐｃｔ）の一方又は双方を担持させてなることを特徴と
する排気ガス浄化用触媒にある（以下、これを第一発明
という）。

本第一発明によれば、担体として化学的に不活性である
α−アルミナを使用しているため、該触媒がその使用中
に６００℃以上という高温に加熱されても、その触媒成
分と該担体が化学的相互作用をすることがない。

それ故、前記有害成分である窒素酸化物（ＮＯｘ）、一
酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素（ＨＣ）を浄化する触
媒活性を高温時にも維持することができる触媒を提供す
ることができる。

即ち、上記担体は、化学的に不活性であるため、前記従
来触媒のごとく、高温においても担持した触媒成分の酸
化ランタンが担体と反応して該担体中へ固溶することは
ない。

そのため、触媒活性を有する酸化ランタンは、高温にお
いても触媒成分として、その全量が触媒機能を発揮し続
け、触媒は高い浄化活性を維持することができる。

このことは、後述する第二発明における酸化ランタン、
酸化セリウムの場合についても同様であり、そのため第
二発明の触媒も高い浄化活性を維持することができるの
である。

上記のごとく、本第１発明の触媒は、高温耐久性に優れ
たものであり、また、従来触媒よりも少量の触媒成分で
高い浄化能力を発揮させることができる。

また、該触媒は、特に、空燃比（内燃機関へ送入するガ
ソリンに対する空気の重量比）が１４．０ないし１５．
０の範囲内で運転される内燃機関からの排気ガスの前記
有害成分の同時浄化に優れた効果を発揮する。

また、本願における第二の発明は、上記第一発明にかか
る触媒に、触媒成分として酸化セリウム（Ｃｅ０２）を
添加したもので、化学的に不活性であるα−アルミナに
、酸化ランタンと酸化セリウム、および白金又はパラジ
ウムの一方又は双力を担持させてなる排気ガス浄化用触
媒にある。

本第二発明によれば、上記第一発明と同様の効果が得ら
れるほか、酸化セリウムの存在によって、１３．５ない
し１５．５という空燃比の広い範囲にわたって、高い浄
化能力を発揮させることができる。

また、担体と１７でのα−アルミナの平札孔径は０．０
１ないし２μであることが好ましい。

かかる平均孔径の範囲を外れた場合には排気ガス浄化用
触媒として優れた活性を発揮することが困難である。

次に、上記多孔質体に触媒成分を担持させることについ
て述べる。

まず、酸化ランタンは、担体１ｌに対して１．０ないし
１ ０ ０ ｇ／１３，酸化セリウムは同様に１．０な
いし１ ０ ０ ｇ／ｌ！とすることが好ましい。

上記の量以下では浄化活性が低くなり、上記以上ではそ
れ以上担持させてもそれに見合うだけの活性の向上が見
られない。

なお、上記の担体１ｌは、ペレット状では約７００ない
し９００，９，ハニカム状では約６００ないし８００ｇ
である。

また、白金とパラジウムに関しては、担体１ｌに対する
これらの一方又は双方の重量（．９）が０．０１ないし
５ ０ ｇ／１３であることが好ましい。

０．０１９／／ｌ以下では、前記浄化活性が低くなり、
５０ｇ／１１以上ではそれ以上担持させてもそれに見合
うだけの活性の向上が見られない。

次に、上記触媒成分を担持するに当っては、実施例に示
すごとく、各触媒成分の原料、例えば硝酸ランタン〔Ｌ
ａ（ＮＯ３）３・６Ｈ２０〕、塩化ランタン〔ＬａＣｌ
３・７Ｈ２０〕、硝酸第一セリウム〔Ｃｅ（Ｎ０３）３
・６Ｈ２０〕、塩化第一セリウムＣ ＣｅＣｄ３ ・７
Ｈ２０ ，ｌ、硝酸パラジウム（Ｐｄ（ＮＯｓ）２，
ｌ、塩化パラジウム〔ＰｄＣｌ２〕、硝酸白金（ Ｐ
ｔ （ＮＯｑ）４）、塩化白金酸（Ｈ２Ｐｔ（Ｊ’６・
６Ｈ２０〕等の溶液を用い、これらの溶液中に相体を浸
漬し、乾燥、焼成する。

この焼成によって、上記原料はそれぞれ相当する酸化ラ
ンタン、酸化セリウム、白金、パラジウムに変化し、担
体上に含浸担持される。

本発明において用いるα−アルミナは、γ−アルミナ、
δ−アルミナ等の化学的に活性なアルミナを１２００’
Ｃ以上に加熱することによって得られる。

しかして、このα−アルミナは化学的に不活性である。

なお、前記担体の形状は、粒状、柱状、ハニカム状等そ
の種類は問わない。

また、本発明においては、前記のごとき、担体の構成原
料であるアルミナ粉末を節約するために、本発明とは別
に作製したコージエライト等の粒状体、ハニカム状体等
の骨格を母体とし、これに前記粉末を被覆、焼結して担
体とし、該担体に前記の触媒成分を担持させ触媒を構成
することもできる。

実施例 １ α−アルミナの球状多孔質体を相体として、本発明にか
かる触媒を調整し、耐久性テストを行なった後その浄化
活性を測定した。

即ち、上記α−アルミナ担体は、市販のδ−アルミナ担
体（粒径３ ｍｙｔ ）を電気炉にて１２００’Ｃで３
時間焼成して作製したもので、比表面積は２ ０ ｍ／
ｇであった。

このようにして作製したα−アルミナ担体は、前記のご
とく化学的に不活性のものである。

次いで、該α−アルミナ担体を下記に示す触媒成分原料
の水溶液中に浸漬し、乾燥し、６００℃空気中で３時間
焼成して、前記触媒成分を含有させてなる各種触媒（第
１表）を調整した。

次に、上記の触媒成分を担体に担持させる場合に用いた
水溶液は、酸化ランタン（Ｌａ２０３）を含有させる場
合には硝酸ランタンの酸化セリウム（ＣｅＯ２）の場合
には硝酸第一セリウムの、白金の場合には硝酸白金の、
パラジウムの場合には硝酸パラジウムの各水溶液を用い
た。

また、上記触媒成分を担持させる場合には、上記のごと
く一旦酸化ランタンを担持させた後、上記と同様にして
酸化セリウムを、更には白金、パラジウムの一方又は両
方を順次担持させる手段を取った。

なお、上記の各硝酸塩は前記の焼成により変化して、上
記の各触媒成分となり担体中に担持される。

次に、これらの触媒の耐久性を評価するため、これら触
媒を、理論空燃比（ Ａ／Ｆ＝ １ ４．６ ）を中心
にその上下に空燃比０，３づつ０．５秒の周期で変化さ
せながら運転した内燃機関からの排気ガス中に、８００
℃で１００時間放置した。

また、この際触媒層を通過する排気ガスの空間速度は２
５，０００／時とした。

次いで、上記耐久テストを終えた触媒についてその浄化
活性を評価した。

即ち、上記触媒を石英管に充填し、３５０℃に加熱保持
しておき、これに自動車の内燃機関からの排気ガスを、
空間速度３０，０００７時で導入した。

上記排気ガスは、内燃機関を、理論空燃比を中心に、そ
の上下に空燃比０．４づつ、１秒の周期？変化させつつ
運転した場合のものであった。

この空燃比の変化は、幅が広くかつ周期も長いので、触
媒活性の測定としては、より過酷な条件である。

なお、上記運転における排気ガス中の有害成分の平均濃
度は、容量比で、大体、窒素酸化物（ＮＯｘ ）が０．
１％、一酸化炭素（Ｃｏ）０．８％、炭化水素（ＨＣ）
０．１２％、二酸化炭素（ＣＯ）１２饅、水素（ Ｈ２
） ０． ２係、酸素（０２）０．６８係、水（Ｈ２０
）１３休残部窒素（Ｎ２）であった。

上記の浄化活性は、上記有害成分が除去された割合（浄
化率）により評価した。

その結果を第２表に示す。

これら各表には、比較のために、酸化ランタン、酸化セ
リウムを担持させなかった場合についても示す（触媒＆
Ｓ ｔ ）。

上表より知られるごとく、α−アルミナ担体を用いた本
発明にかかる触媒は高い浄化活性を有することが分る。

実施例 ２ 本発明にかかる触媒について、空燃比の変動巾を更に広
くした場合につき、耐久性テスト、浄化活性測定を行な
った。

このテスト、測定は、実施例１、よりも過酷な条件で行
なうものである。

即ち、耐久性テストについては空燃比を理論空燃を中心
に０．８づつ１秒の周期で、浄化活性測定では同じ＜０
．８づつ２秒の周期で、それぞれ変化させ、その他は実
施例１と同様の条件で行なった，浄化率の測定結果を、
第３表に示す。

対象とした触媒は、実施例１に示したもので、その触媒
Ｎｏを第３表に示す。

同表には、酸化セリウムの有無のみを表示した。

第３表より知られるごとく、酸化セリウムを触媒成分と
する触媒（第２発明）は、そうでない触媒（第１発明）
に比して、空燃比の変動巾が広い範囲にわたっても、高
い浄化率を発揮していることが分る。

比較例 本発明との比較のために、担体として、活性アルミナで
あるδ−アルミナ及びγ−アルミナを使用して、該担体
に本発明にかかる触媒成分を実施例１と同様な方法で担
持させ、各種の比較触媒（第４表）を調整した。

上記のδ−アルミナＭＪＬ：Ｉｆｆ．：じ４ツ暁フ≠は
比表面積７ ９ ｍｌ ｇ、 ／ あ
り、またｉ−アルミナを担体とする球状焼結体は表面積
１ ８ ０ ｒｔｙ”／ ｇ、細孔容積０．６８ｃｃ／
ｇであった。

なお、これら担体は前記本発明に係るα一アルミナ担体
に比して、その表面積はかなり太きＧ）。

次いで、上記触媒を実施例１と同様な方法で浄化活性を
測定した。

その浄化率の測定結果を、第５表に示す。

上記第５表と、前記第２表における本発明触媒の結果と
を比較して知られるごとく、本発明における不活性担体
であるα−アルミナを用いた触媒は、δ−アルミナある
いはγ−アルミナの化学的に活性なものを使用した触媒
よりも相当に高い浄化活性を有することが分る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 化学的に不活性であるα−アルミナを担体とし、該
   担体に酸化ランタンおよび、白金・パラジウムの一方又
   は双方を担持させてなることを特徴とする排気ガス浄化
   用触媒。 ２ 化学的に不活性であるα−アルミナを担体とし、該
   担体に酸化ランタンおよび酸化セリウムを担持させると
   共に、白金、パラジウムの一方又は双方を担持させてな
   ることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。