JPS6174650A - 排気ガス浄化用モノリス触媒 - 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］ 本発明は排気ガス浄化用モノリス触媒に関づ−る。

近年、自動車等の内燃機関から排出される排気ガスを浄
化する触媒としで、ペレット触媒に代わりモノリス触媒
が多く利用される傾向にある。このモノリス触媒の基体
となるモノリス触媒担体は、表面積を大ぎくしで浄化↑
１１能を向上すべく、排気ガスが通過づ−る正方形、三
角形、六角形等の細孔が１ｃｍ　当り例えば１５〜１０
０個形成されている。そして、細孔を形成する壁面に、
白金ウパラジウムなどの触媒を担持さけでいる。

［従来の技術１ 従来のＩＩ気気ガス浄化モノリス触媒においては、細孔
を形成づ”る壁面に、白金やパラジウムへどの触媒が、
ガス流入口からガス１）１出口にかＩＪＣ均一に担持さ
れている構成である。

［発明が解決しようとする問題点］ ｉＪｌ気ガス浄化用モノリス触媒の現実の使用条件にお
いては、燃料中の鉛（Ｐｂ）、オイル中のリン（Ｐ）等
の触媒毒物質は、ガス流入口側の細孔に伺着する傾向が
ある。このように付着すると、触（ｌ！ｌｔ層を媒介ど
して、例えば次式に示すような反応が生じる。この結果
、生成した硫！！鉛（１）　ｂ　５Ｏ４）、酸化鉛（Ｐ
ｂＯ）といった鉛化合物等が大きく成長し、微細な細孔
を塞き、目づまりを起こし、浄化性能が低下することが
ある。

ＰｂＸ　２→−１−１２０−Ｐ　ｂ　Ｏ＋　２　ＨＸＳ
　ＯＺ　＋１　／　２０２→８０３ ＰｂＯ＋ＳＯ３→Ｐｂ５Ｏａ 目づｊりを抑えるには、細孔を大きくすることが考えら
れるが、これではそのぶんモノリス触媒１１体の表面積
が小さくなり、浄化性能は低下する。

Ｆ問題点を解決するための手段］ 本発明は上記した従来の技術の問題点に鑑みなされたも
のである。本発明は、排気ガス浄化用モノリス触媒にお
いて、ガス流入口側に鉛化合物が生成され易いことに着
目し、この鉛化合物を生成し易いガス流入口側の触媒層
の表面を被覆層で覆ったものである。

Ｕ！［１ち、本発明の４１１気ガス浄化用モノリス触媒
は、一端にガス流入口及び他端にガス流出を有する細孔
が多数形成（されたＥノリス触！ｌへ目［１体と、該細
孔を形成するｈ？面に担持された触媒層とからなる排気
ガス）′ｐ化用■ノリス触媒に、１３いて、該細孔のガ
ス流入［１側に１！］持されｌζ触媒層は、被覆層で覆
われていることを’ｌｊｉ　徴ど覆るものである。

本発明の構成要素であるモノリス触媒担体は、触媒を担
ＪＦｉでる機能、及び自動車などの刊気系に設置される
べく外形状を保持する機能を右する。

該担体は、従来と同様に形成すく）ことがて・きる。

即ち、一般にハニカム構造（ハチの巣状）であり、１フ
１気ガス流入側９１：而及び流出側端面を右し、該両端
部にか（づて延びる多数の細孔（通常１５〜１００飼／
平方ｌ？ンヂ）を有し、その外形は通常柱状を成１゜該
担体の月質どしては、従来と同様に耐熱衝撃性の強い＝
１−ジエライ１〜が用いられるが、その他ムライトある
いはアルミナ・マグネジ）７・ス一り− ビネル等を用いることもできる。

本発明の構成要素である触媒層は、従来と同様に形成す
ることができる。即ち、排気ガス中の炭化水素、−酸化
炭素、窒素酸化物を水、二酸化炭素、窒素に変える機能
を有し、一般に白金やパラジウム、イリジウム、ルテニ
ウム、ロジウム、オスミウム、クロム、ニッケル、バナ
ジウム等から作製されている。触媒層は、通常、モノリ
ス触媒担体の細孔壁表面シこ活性アルミナ層などのポー
ラスな触媒担持層をコーティングし、このポーラスな触
′媒担持層に触媒を含侵させることにより形成されてい
る。

ところで、前述したように細孔のガス流入口側に担持さ
れた触媒層には、燃料中の鉛やオイル中のリンなどが付
着しやすいものである。この点本発明においては、細孔
のガス流入口側に担持された触媒層は、本発明を特色づ
ける構成要素である被覆層によって被覆されている。従
って被覆層で覆われた部位では、触媒層は露出しない。

この結果、触ＩＳ、毒物質は、被覆層に付着し、該被覆
層で覆われた触媒層には（＝Ｉ着しない。被覆層の内部
４Ｍ造、月オ゛＋１、長さ、厚み等は、要請される浄化
率に応じてｆΦ々選択する。被覆層は、排気ガスは通ず
が触！ｌ！ｌ！毒物質（燃わ１中の鉛、オイル中のリン
）は通さない程度のポーラス性を有することが好ましい
。このようにポーラスにすれば、排気ガスは被覆層の内
部を通り、該被覆層で覆われた触媒層に達するため、こ
こで浄化される。そのため被覆層は、セラミックス粉末
の東合体で形成することが好ましい。この場合、被覆層
は前記触媒担持層を構成する月利と同一材料で、例えば
活性アルミナで形成りることが望ましい。例えば、アル
ミナスラリーに担体を浸漬して細孔の壁面にアルミナス
ラリーをイ；１杓さぜ、その後熱風をあてる□ことによ
り、該アルミナスラリーを焼成固化し、焼成固化した部
分をｍｉ層とすることができる。被覆層は、モノリス触
媒担体の長さの１／１０〜１／／Ｉ稈度までの長さであ
ることが好ましい。被覆層の長さを長くしずざると、該
被覆層によって覆われる触媒層が多くなりすぎ、そのた
めモノリス触媒全体の排気ガス浄化力が低下するからで
ある。被覆層は、３０〜１００μ程度の厚みをもつ薄膜
状が好ましい。

尚、被覆層で被覆づ−る部分の触媒層の厚みを被覆層の
厚みぶん薄くし、該被覆層の表面と、該被覆層で覆われ
ていない触！Ａｊ層の表面とを同一面状どすることが好
ましい。このようにすれば、細孔の壁面に付着される居
の厚みをいたずらに厚くせずどもよく、従って排気ガス
が細孔を通過する際、圧力損失が増大することを抑制で
きる。

［発明の作用効果］ 以上Ｊ：す、本発明のＩＪ＋気ガス浄化用モノリス触媒
によれば、ガス流入口側の触媒層は、被覆層で覆われて
いる。そのため１（）やリンなどの触媒毒物質が、ガス
流入口側の触媒層にイ」着することが抑制される。

このため従来目づまりが生じやすかったガス流入口側に
おいても目づまりが生じにくくなり、担持された触媒層
は長！！１１にわたり利用されることになる。この結果
、排気ガスの浄化性能が従来に比して向上覆ると」（に
、艮！！Ｉ′Ｉにわたり高い浄化性能が路行できる。

［実施例］ 第１図及び第２図は本発明の；イ１−実７＋Ｉ！ｉ例を
模式的に示したｂのである。本例のモノリス触媒は、モ
ノリス触’Ａ！　ｌｊｌ休１体、触楯ｉ！ｆｌと、被覆
層３３とを主たるＩＭ成要左と１ノる。Ｅノリス触媒担
体１は、ハヂの巣状（あるハニカム構造をな寸にうにコ
ージＴライ１〜から１１状に作製されており、軸方向に
のびるｌ多数の細孔４を有している。細孔４は、表面層
を増してＣ７會化性能を向トさ１ｉるべく多数個形成さ
れている。ｔｉｎ　７１　／ｌの一端は、カス流入［］
５とされ、他端はガス流出口６とされている。

触媒層２　Ｌｅｔ１細ｔ［１４を形成り−る壁面７に担
持されている。触’Ｒｈｅ’ｊ　２　＋、＋第１１・４
に示すように、厚みが３０〜１００ｆ）の第一）ＰＩ！
　媒Ｆｙ１２　ａと、該第−触媒層２ａの上面に形成さ
れ厚みが３０〜１５０　／１の第二触媒層２ｂどから形
成されている。第一触媒層２ａｌ；Ｌ、−ＩＥノリス触
媒１０体１の全長１−１にわたって壁面７に４１着して
形成されている。又第ニ触Ｗｍ２ｂは、第２図に示すよ
うにガス流入口５側からモノリス触媒担体１の全長Ｌ１
の１／４の長さ（即ち長さＬ２）を除いて、第一触媒層
２ａ」−に形成されている。

被覆層３は、ガス流入口５側の第一触媒層２８を被覆す
るものである。これは、モノリス触媒担体１の全長Ｌ　
１の１／４の長さ、即ち長さＬ２でガス流入口５側から
形成されている。尚第２図の斜線部分は、被覆層３を形
成した部位を示す。被覆層３は、ポーラスな材料、即ち
、触媒層２の構成要素である触媒担持層と同一の材料で
あるアルミナ粒子の集合体によって形成されている。従
って被覆層３はポーラスで、ＪＪＩ気ガスが通ることが
可能である。なお被覆層３の厚みは３０〜１００μとし
た。

さて本例のモノリス触媒を製造ツーるにあたっては、モ
ノリス触媒担体１の細孔４の壁面７にアルミナを全長［
−１にわたって薄膜状にコーティングし、これにより第
一触媒担持層を形成する。次に、ガス流入［］５側から
長さＬ２ふんを除いて、該第一触媒担持層の表面に同様
にアルミナを薄膜状に］−ティングし、これにより第一
触媒担持層を形成する。」−記したように第−触！Ａ！
ｉｎ持層、第二触媒担持層を形成したら、その後、塩化
パラジウム、ジニ１〜ロジアミン白金、塩化１］ジウム
（パラジウム０．５Ｑ／Ｌ、白金０．ｂＱ／ｌ−、ロジ
ウム０゜１、Ｃ］／ｌ）を含む水溶液中に前駅モノリス
触媒１０体１を６０分間浸漬し、その後モノリス触媒担
体１を水溶液からとり出して乾燥固化した。ぞして、こ
れにより前記第−触媒担持層及び第二触媒担持層に、触
媒を担持させ、これにＪ：り第−触媒扛ｌ持層を第一触
媒層２ａとし、第二触媒担持層を第二触媒層２ｂどした
。

次に、第１図に承りように、第二Ｍ：ｌＢ　ｉ％！層２
ｂが形成されていイ１い部位である第一触媒層２ａのガ
ス流入口５側に、アルミナをＲ？膜状にコーディングし
、この」：うにコーティングしたアルミナを適宜、乾燥
固化することにより被覆層３とした。被覆層３【ま、粒
径１〜１００μの活性アルミナ粉末１０００ｇ、水／１
５０（Ｊ、アルミナシルア００ｇを混合撹拌したスラリ
ーから形成した。

本例のモノリス触媒においては、ガス流入口５側の第一
触媒層２ａは被覆層３によって覆われている。そのため
鉛やリンなどの触ｔ１．毒物質がガス流入口５側の触媒
に付着することが、被覆層３がない場合に比して、抑制
される。従って従来技術とは異なり触媒層を媒介として
硫酸鉛、酸化鉛等が成長することを抑え得、故に微細な
細孔４の目づまりを抑制することができる。

更には本例の被覆層３は、ガスは通過させるが、鉛ｔｈ
どは通過させない程のポーラス性をもつ。従って被覆層
３を通るｉＪ＋気ガスは、該被覆層３によって覆われた
第一触媒層２ａによって浄化され、故に本例では細孔４
の目づまりを抑制しつつ、所要の排気ガス浄化率を確保
することができる。

又本例においては第１図に示すように、被覆層３の厚み
ぶん第一触媒層２ａの厚みを薄クシ、その第一触媒層２
ａ上に被覆層３を形成している。

そのため、被覆層３の表面３ａと、第二触ｆｌ！！層２
ｂの表面２ｅとはほぼ同一面状にすることができる。こ
のような構成とすれば、細孔４の壁面７に形成される層
の厚みをいたずらに厚くする必要が＜’Ｋ　＜　Ｎ従っ
て、排気ガス通過時の圧力損失が従来に比べて増大する
ことを抑え１！ノる。即ち第１図及び第２図に示す例で
Ｇ５家、従来技術の場合とほぼ同じ圧力ＩＵ′１失で、
細孔４の目づまりを抑制することができる。

また、第二実施例では、壁面７に第一触媒担持層をコー
ティングし、担体１を乾燥焼成した後、Ｆｌｌ＋！媒成
分を溶かした溶液に浸漬して第一触媒ＩＨｉ持層に触媒
成分を１１持し、第一触媒層２ａを形成する。

次に第二触媒１［１持層を全長にわたって］−ティング
して形成し、触媒成分を溶かした溶液に担体１を浸漬し
て、第二＞１４！賑１１１持層に触媒成分を相持する。

このとき、被覆層３となる部位は、溶液に浸漬されない
ようにし、この被覆層３には触媒成分が担持されないよ
うにづる。

また、第一触媒層２ａと第二触媒層２ｂの触媒成分は、
同一でなくてもにり、組成比や成分元素が異なってもよ
い。つまり、第一触媒層２ａは、Ｐｄ主体どし、第二触
媒層２ａは、Ｐｔ　、Ｒｈを主体に担持するなど、適宜
、変えてもよい。

第３図は本発明の第三実施例を模式的に示すものである
。この例の場合には、第二触媒層２ｂは形成されていな
い。この例の被覆層３は、前記した例と同様に、アルミ
ナ粒子の集合体から形成されており、ポーラスとなって
いる。この例の場合には、排気ガス通過時の圧力損失は
一般的に不利になりがちだあるが、触媒層２の厚みを極
力薄くすることで圧力損失の増加を抑制できる。

第４図は本発明の第四実施例を模式的にを示すものであ
る。この例の場合には、被覆層３０及び触媒層２０の境
界部は、第４図に示すようにテーパ状となっている。こ
の場合には、モノリス触媒担体１の細孔４を形成する壁
面７に、アルミナなどの触媒担持層をコーティングする
。その後ガス流入口５側から吸引してガス流入口５側の
触媒担持層を所要量除去するか、あるいは、ガス流入口
５側からガスを圧送してガス流入口５側の触媒相−１３
＝ 持層を所要吊吹き飛ばす等する。次に白金やロジウム等
の触媒成分を含む溶液中に、モノリス触媒担体１を浸漬
して、該触媒相持層に触媒成分を担持させ、これにより
該触媒担持層を触媒層２０とする。この触ｔＲ層２０は
、第４図に示すＪ：うに、前記した吸引工程、圧送工程
によって、ガス流入口５側へ向かうにつれてｕす肉化し
たテーパ状をなしている。次に、ガス流入口５側にアル
ミナを薄膜状にコーティングし、これを適宜乾燥固化さ
せることによって被覆層３０どした。

【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図は本発明の第一実施例を示し、第１図
はモノリス触媒担体の要部の部分断面図、第２図は被覆
層を形成した部位を斜線で示すモノリス触媒相体の概略
側面図である。第３図は本発明の第三実施例を示し、モ
ノリス触媒担体の要部の部分断面図、第４図は本発明の
第四の実施例を示し、モノリス触媒担体の要部の部分断
面図である。 図中、１はモノリス触媒担体、２は触媒層、３は被覆層
、４は細孔、５はガス流入口を示す。 特許出願人　　　１−ヨタ自動車株式会礼代理人　　　
　　弁理士　大川　定 向　　　　　　弁理士　藤谷　修 同　　　　　　弁理士　丸山明夫 第１図 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端にガス流入口及び他端にガス流出口を有する
   細孔が多数形成されたモノリス触媒担体と、該細孔を形
   成する壁面に担持された触媒層とからなる排気ガス浄化
   用モノリス触媒において、該細孔のガス流入口側に担持
   された触媒層は、被覆層で覆われていることを特徴とす
   る排気ガス浄化用モノリス触媒。
2. （２）被覆層はポーラスである特許請求の範囲第１項記
   載の排気ガス浄化用モノリス触媒。
3. （３）触媒層は壁面に付着された触媒担持層に触媒を含
   侵させることによって形成されており、被覆層は、触媒
   担持層と同一の材料から作製されている特許請求の範囲
   第１項記載の排気ガス浄化用モノリス触媒。
4. （４）被覆層の表面は、該被覆層で覆われていない触媒
   層の表面とほぼ同一面であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の排気ガス浄化用モノリス触媒。