JP3120518B2 - Method for producing exhaust gas purifying catalyst - Google Patents
Method for producing exhaust gas purifying catalystInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、冷機状態におけるエン
ジン始動時のように、排ガス温度が低い時であっても、
触媒機能が充分に発揮され、排ガス中のHCを効率良く
酸化してH2 OやCO2 に転化し、かつ排ガスを浄化す
ることができる排ガス浄化用触媒の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is applicable to a case where the exhaust gas temperature is low, such as when the engine is started in a cold state.
The present invention relates to a method for producing an exhaust gas purifying catalyst capable of sufficiently catalyzing, efficiently oxidizing HC in exhaust gas to convert it into H 2 O and CO 2 , and purifying exhaust gas.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より自動車の排ガスを浄化するため
の排ガス浄化用触媒として貴金属を担持したペレット型
触媒等が使用されている。ここで排ガス浄化用触媒(以
下、触媒と称する)により排ガスを浄化する場合、排ガ
ス中の有害成分HC、CO、NOxのうち、HCを浄化
する性能は、排ガス温度の高低の影響を特に強く受け
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a pellet type catalyst carrying a noble metal or the like has been used as an exhaust gas purifying catalyst for purifying exhaust gas from automobiles. Here, when purifying exhaust gas with an exhaust gas purifying catalyst (hereinafter referred to as a catalyst), the performance of purifying HC among harmful components HC, CO, and NOx in the exhaust gas is particularly strongly affected by the level of the exhaust gas temperature. .
【0003】例えば、従来の触媒は、排ガス温度が30
0℃以上の高温で触媒機能が充分に発揮される。このた
め、エンジン始動時等の低温排ガス中のHC(以下、コ
ールドHCと称す)成分は、触媒で十分浄化されず大気
中に排出されることがある。また、一般に冷機状態にお
ける始動時のエンジンには、通常の運転時より濃度の高
い混合気が供給され、かつこれに伴いコールドHC量
は、暖機運転時の排ガス中に含まれるHC量よりも多
い。For example, a conventional catalyst has an exhaust gas temperature of 30.
At a high temperature of 0 ° C. or more, the catalytic function is sufficiently exhibited. For this reason, HC (hereinafter, referred to as cold HC) component in low-temperature exhaust gas at the time of engine start or the like may not be sufficiently purified by the catalyst and may be discharged to the atmosphere. In general, the engine at the start in the cold state is supplied with a mixture having a higher concentration than in the normal operation, and accordingly, the cold HC amount is smaller than the HC amount contained in the exhaust gas during the warm-up operation. Many.
【0004】そこで従来、前記コールドHC対策として
エンジンの排ガス系統に配設された触媒の上流側に、H
Cトラッパーを配設し併用することが知られている(特
開平2ー75327号公報参照)。このHCトラッパー
は、排ガス温度が低温のとき、HC吸着部材によって一
時的にコールドHCを吸着し、排ガス温度が高温に移行
するに伴って、吸着されているコールドHCを放出する
機能をもつ。ところが一般的にHCトラッパーのコール
ドHCの吸着性能は、排ガス温度が200℃で最も高
く、これより昇温するに伴って次第に低下する。Therefore, conventionally, as a countermeasure against the cold HC, H is provided upstream of a catalyst provided in an exhaust gas system of an engine.
It is known that a C trapper is provided and used in combination (see JP-A-2-75327). The HC trapper has a function of temporarily adsorbing cold HC by the HC adsorbing member when the exhaust gas temperature is low, and releasing the adsorbed cold HC as the exhaust gas temperature shifts to a high temperature. However, the cold HC adsorption performance of the HC trapper is generally highest at an exhaust gas temperature of 200 ° C., and gradually decreases as the temperature rises.
【0005】このため、触媒としては、排ガス温度が2
50℃以上〜300℃未満の範囲内での触媒機能を高め
て前記コールドHCを効率よく浄化することが望まれて
いる。また触媒機能を高めるための触媒の製造方法とし
て、例えば、特開昭61ー61645号公報には、従来
の浸漬方法に代えてゾル・ゲル担持法が提案されてい
る。このゾル・ゲル担持法は、エチレングリコール溶液
中に金属アルコキシドと触媒金属塩を溶解混合した後、
この溶液を加水分解して得た微細な粉末よりなる沈澱に
アルミナ粉末等を添加しスラリー化してモノリス担体の
セル表面にコートするものである。[0005] Therefore, as a catalyst, the exhaust gas temperature is 2
It is desired to enhance the catalytic function in the range of 50 ° C. or more to less than 300 ° C. to efficiently purify the cold HC. As a method for producing a catalyst for enhancing the catalytic function, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-61645 proposes a sol-gel supporting method instead of a conventional immersion method. In this sol-gel loading method, after dissolving and mixing a metal alkoxide and a catalyst metal salt in an ethylene glycol solution,
Alumina powder or the like is added to a precipitate composed of a fine powder obtained by hydrolyzing this solution to form a slurry, which is coated on the cell surface of the monolithic carrier.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記ゾル・ゲ
ル担持法によると、モノリス担体のセル表面に前記スラ
リーをコートしたとき、加水分解によって生成した微細
粉末の表面上の触媒金属の一部が触媒として活用できな
い(微細粉末と微細粉末の接触点に存在する触媒金属が
有効に働かない)。However, according to the sol-gel supporting method, when the slurry is coated on the cell surface of the monolithic carrier, a part of the catalyst metal on the surface of the fine powder generated by hydrolysis is reduced. It cannot be used as a catalyst (the catalyst metal present at the contact point between the fine powder and the fine powder does not work effectively).
【0007】本発明は、前記従来のゾル・ゲル担持法を
改良した触媒の製造方法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a method for producing a catalyst, which is an improvement over the conventional sol-gel supporting method.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の排ガス浄化用触
媒の製造方法は、アルミニウムアルコキシドを含む第1
のアルコール溶液、又はエチレングリコール溶液を調整
する第1工程と、エチレングリコール溶液に溶解した触
媒金属塩を、前記第1のアルコール溶液、又はエチレン
グリコール溶液に添加し、該アルミニウムアルコキシド
と、該触媒金属塩とを含む第2溶液を調整する第2工程
と、触媒担持層をもつ触媒担体表面に水を付着させ水含
有担体とする第3工程と、該水含有担体を該第2溶液と
接触させ加水分解により表面に加水分解生成物を形成さ
せる第4工程と、該加水分解生成物をもつ該触媒担体を
焼成する第5工程と、からなることを特徴とする。According to the present invention, there is provided a method for producing an exhaust gas purifying catalyst, comprising the steps of:
A first step of preparing an alcohol solution or an ethylene glycol solution of the above, and adding a catalytic metal salt dissolved in the ethylene glycol solution to the first alcohol solution or the ethylene glycol solution; A second step of preparing a second solution containing a salt, a third step of attaching water to the surface of the catalyst carrier having a catalyst support layer to form a water-containing carrier, and contacting the water-containing carrier with the second solution. A fourth step of forming a hydrolysis product on the surface by hydrolysis, and a fifth step of calcining the catalyst carrier having the hydrolysis product.
【0009】前記第1工程では、第1のアルコール溶液
に含まれるアルミニウムアルコキシドの量は、例えば、
第3工程で用いる触媒担体の表面にコートされて触媒担
持層を形成する活性アルミナの量に対し、10〜50w
t%の範囲で用いることができる。また、第1のアルコ
ール溶液には、前記アルミニウムアルコキシドの量に対
し1〜20wt%のバリウムアルコキシドあるいはラン
タンアルコキシドを含ませることができる。また、アル
ミニウムアルコキシドとしては、例えば、アルミニウム
トリイソプロポキシドや、アルミニウムトリブトキシド
等を用いることができる。In the first step, the amount of aluminum alkoxide contained in the first alcohol solution is, for example,
The amount of the activated alumina coated on the surface of the catalyst carrier used in the third step to form the catalyst supporting layer is 10 to 50 w.
It can be used in the range of t%. Further, the first alcohol solution may contain barium alkoxide or lanthanum alkoxide in an amount of 1 to 20 wt% based on the amount of the aluminum alkoxide. As the aluminum alkoxide, for example, aluminum triisopropoxide, aluminum tributoxide, or the like can be used.
【0010】第1工程で用いるアルコール溶液として
は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノー
ル等の低級アルコール溶液を用いることができる。アル
コール系の溶液は、アルミニウムアルコキシドおよび触
媒金属塩を均一に分散し易いからである。第2工程で用
いる触媒金属塩としては、一般的に排ガス浄化用触媒に
用いられる触媒金属、触媒貴金属等の塩を、例えば単独
あるいは複数を化合物として用いることができる。As the alcohol solution used in the first step, for example, a lower alcohol solution such as methanol, ethanol and isopropanol can be used. This is because the alcohol-based solution easily disperses the aluminum alkoxide and the catalyst metal salt uniformly. As the catalyst metal salt used in the second step, a salt of a catalyst metal, a catalyst noble metal or the like generally used for an exhaust gas purifying catalyst can be used alone or in combination as a compound.
【0011】第3工程で用いる触媒担持層をもつ触媒担
体としては、例えば、表面に触媒担持層として活性アル
ミナをコートしたコージェライト製モノリス担体や、金
属製モノリス担体を用いることができる。第3工程で触
媒担持層をもつ触媒担体表面に付着させる水としては、
できる限り純水に近いものを用いることが好ましい。前
記水としては、例えばイオン交換処理したイオン交換水
や、蒸留処理した蒸留水等を用いることができる。第3
工程で触媒担持層をもつ触媒担体表面に水を付着させる
には、例えば、触媒担体を水中に浸漬したり、触媒担体
に対してその触媒担持層の表面に直接、水を吹き付けた
りすることができる。As the catalyst carrier having a catalyst carrier layer used in the third step, for example, a cordierite monolith carrier whose surface is coated with activated alumina as a catalyst carrier layer, or a metal monolith carrier can be used. As the water to be attached to the surface of the catalyst support having the catalyst support layer in the third step,
It is preferable to use water as close to pure water as possible. As the water, for example, ion-exchanged ion-exchanged water, distilled water, or the like can be used. Third
In order to attach water to the surface of the catalyst support having the catalyst support layer in the process, for example, immersing the catalyst support in water or spraying water directly on the surface of the catalyst support layer on the catalyst support. it can.
【0012】[0012]
【作用】本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法では、順
次、第1工程、第2工程、第3工程、第4工程、第5工
程が実施される。まず、第1工程では、所定量のアルコ
ール溶液、又はエチレングリコール溶液に、所定量のア
ルミニウムアルコキシドが添加され、加熱、攪拌され
る。これによりアルミニウムアルコキシドを含む第1の
アルコール溶液、又はエチレングリコール溶液が調製で
きる。In the method for producing an exhaust gas purifying catalyst according to the present invention, a first step, a second step, a third step, a fourth step, and a fifth step are sequentially performed. First, in the first step, a predetermined amount of aluminum alkoxide is added to a predetermined amount of an alcohol solution or an ethylene glycol solution, and the mixture is heated and stirred. Thus, a first alcohol solution containing an aluminum alkoxide or an ethylene glycol solution can be prepared.
【0013】第2工程では、所定量のエチレングリコー
ル溶液に溶解した所定量の触媒金属塩を、前記第1のア
ルコール溶液、又はエチレングリコール溶液に添加し、
加熱、攪拌する。これによりアルミニウムアルコキシド
と触媒金属塩を含む第2溶液が調製できる。第3工程で
は、触媒担持層をもつ触媒担体を水溶液中へ浸漬したり
あるいは前記触媒担体に水を吹き付けたりして、触媒担
体表面に水を付着させ水含有担体とする。In the second step, a predetermined amount of a catalytic metal salt dissolved in a predetermined amount of an ethylene glycol solution is added to the first alcohol solution or the ethylene glycol solution,
Heat and stir. Thereby, the second solution containing the aluminum alkoxide and the catalyst metal salt can be prepared. In the third step, the catalyst carrier having the catalyst carrier layer is immersed in an aqueous solution or water is sprayed on the catalyst carrier to attach water to the surface of the catalyst carrier to form a water-containing carrier.
【0014】第4工程では、前記第3工程で得られた水
含有担体を、前記第2工程で調製された第2溶液と接触
させる。これによって水含有担体の表面に、加水分解に
より加水分解生成物が析出する。これにより表面の全域
に加水分解生成物をもつ触媒担体が得られる。前記加水
分解生成物は、水酸化アルミニウムと、触媒金属とを含
む。In the fourth step, the water-containing carrier obtained in the third step is brought into contact with the second solution prepared in the second step. Thereby, a hydrolysis product precipitates on the surface of the water-containing carrier by hydrolysis. As a result, a catalyst support having a hydrolysis product over the entire surface is obtained. The hydrolysis product contains aluminum hydroxide and a catalyst metal.
【0015】第5工程では、第4工程で得られた加水分
解生成物をもつ触媒担体を焼成する。すると、前記加水
分解生成物に含まれている水酸化アルミニウムは、焼成
されることにより、前記触媒担持層の表面および触媒担
持層の表層部を形成する粒状担体(活性アルミナ粒子)
の表面を覆って付着する付着活性アルミナとなって、前
記表面に固定される。一方、前記加水分解生成物に含ま
れている触媒金属は、前記付着活性アルミナのバインダ
ーとしての働きによって触媒担持層の表面(隣り合う粒
状担体同士が当接している表面を除いた表面領域)に、
粒状に高分散された状態で保持される。In the fifth step, the catalyst carrier having the hydrolysis product obtained in the fourth step is calcined. Then, the aluminum hydroxide contained in the hydrolysis product is fired to form a granular carrier (active alumina particles) that forms the surface of the catalyst support layer and the surface layer of the catalyst support layer.
Becomes an adhered activated alumina that adheres and covers the surface, and is fixed to the surface. On the other hand, the catalytic metal contained in the hydrolysis product acts on the surface of the catalyst supporting layer (the surface region excluding the surface where the adjacent granular carriers are in contact) by the function of the adhered activated alumina as a binder. ,
It is held in a state of being highly dispersed in a granular form.
【0016】[0016]
【実施例】実施例の排ガス浄化用触媒の製造方法(以
下、実施例の製造方法と称す)は、第1工程、第2工
程、第3工程、第4工程、第5工程とからなる。前記各
工程を施す対象としてモノリス担体1を用い、モノリス
触媒1Aを製造する場合を説明する。なお、説明上、図
1および図2には、モノリス担体1およびモノリス触媒
1Aを縦に置いて縦断し、コージェライト製のモノリス
基材10の排ガスが通る細孔の壁面(セルの表面)11
に活性アルミナコート層(触媒担持層)12が形成され
ている部分を拡大して示す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing an exhaust gas purifying catalyst according to an embodiment (hereinafter referred to as a manufacturing method according to an embodiment) includes a first step, a second step, a third step, a fourth step, and a fifth step. The case where the monolith carrier 1 is used as a target to be subjected to each of the above steps to produce the monolith catalyst 1A will be described. For the sake of explanation, FIG. 1 and FIG. 2 show the monolith carrier 1 and the monolith catalyst 1A placed vertically and cut longitudinally, and the wall surfaces (cell surfaces) 11 of the pores through which the exhaust gas of the cordierite monolith substrate 10 passes.
2 shows an enlarged view of a portion where the activated alumina coat layer (catalyst supporting layer) 12 is formed.
【0017】モノリス担体1は、モノリス基材10と、
活性アルミナコート層12とからなる(図1参照)。前
記モノリス基材10は、直径が100mm×長さが16
0mmの円柱形状で、その長さ方向Pに沿って排ガスが
流通し、正面側(排ガスの流入側)よりみてハニカム形
状の多数の細孔をもつ。また、このモノリス基材10の
多数の細孔の壁面11には、予め実施例の製造方法の実
施に先立つ前工程で、ウオッシュコート処理が施され、
前記多数の細孔の壁面11に、多数の活性アルミナ粒子
(粒子状担体)2が層状にコートされ、活性アルミナコ
ート層12を形成したものである。前記活性アルミナ粒
子2のモノリス基材10へのコート量は、100gであ
る。The monolith carrier 1 includes a monolith substrate 10 and
An active alumina coat layer 12 (see FIG. 1). The monolith substrate 10 has a diameter of 100 mm × length of 16 mm.
It has a cylindrical shape of 0 mm, and the exhaust gas flows along its length direction P, and has a large number of honeycomb-shaped pores when viewed from the front side (inflow side of the exhaust gas). In addition, the wall surface 11 of a large number of pores of the monolith substrate 10 is subjected to a wash coat treatment in a pre-process prior to the execution of the manufacturing method of the embodiment,
A large number of activated alumina particles (particulate carriers) 2 are coated in layers on the wall surfaces 11 of the large number of pores to form an activated alumina coating layer 12. The coating amount of the activated alumina particles 2 on the monolith substrate 10 is 100 g.
【0018】そして第1工程では、第1のアルコール溶
液が調整される。すなわち、アルミニウムトリイソプロ
ポキシド粉末50gと、バリウム5gとが、所定量のイ
ソプロパノール溶液に添加される。この溶液は、加熱さ
れ80℃に保たれた状態で、2時間攪拌される。これに
より第1のアルコール溶液が調整できる。第2工程で
は、第2のアルコール溶液が調整される。すなわち、前
記第1のアルコール溶液とは別に所定量のエチレングリ
コールに、所定量の貴金属塩として、塩化白金、塩化ロ
ジウムを溶解した溶解液が調整される。次いで、この溶
解液は、前記第1工程で調整済の第1のアルコール溶液
に対し所定量が添加される。この溶液は、加熱され80
℃に保たれた状態で、2時間攪拌される。これによりア
ルミニウムトリイソプロポキシドと、バリウム5g、塩
化白金および塩化ロジウムを含む第2のアルコール溶液
が調整できる。In the first step, a first alcohol solution is prepared. That is, 50 g of aluminum triisopropoxide powder and 5 g of barium are added to a predetermined amount of an isopropanol solution. This solution is stirred for 2 hours while being heated and kept at 80 ° C. Thereby, the first alcohol solution can be adjusted. In the second step, a second alcohol solution is prepared. That is, a solution prepared by dissolving platinum chloride and rhodium chloride as a predetermined amount of a noble metal salt in a predetermined amount of ethylene glycol separately from the first alcohol solution is prepared. Next, a predetermined amount of this solution is added to the first alcohol solution adjusted in the first step. The solution is heated to 80
The mixture is stirred for 2 hours while being kept at ° C. Thereby, a second alcohol solution containing aluminum triisopropoxide, 5 g of barium, platinum chloride and rhodium chloride can be prepared.
【0019】第3工程では、前記モノリス担体1が純水
中に浸漬された後取り出され、エアが吹き付けられ余分
な純水が払拭される。これによりモノリス担体1は、活
性アルミナコート層12の表面12aおよびその厚さ方
向で表面12a近くの表層部12bに存在する活性アル
ミナ粒子2の表面2a(隣り合う活性アルミナ粒子2同
士が当接している表面20aを除いた表面領域、以下同
様)(図1、3参照)に、適当量の純水を付着させた水
含有モノリス担体となる。In the third step, the monolith carrier 1 is taken out after being immersed in pure water, and is blown with air to wipe off excess pure water. As a result, the monolithic carrier 1 has a surface 12a of the activated alumina coating layer 12 and a surface 2a of the activated alumina particles 2 present in the surface layer portion 12b near the surface 12a in the thickness direction (adjacent activated alumina particles 2 contact each other). The water-containing monolithic carrier is obtained by adhering an appropriate amount of pure water to a surface region excluding the surface 20a (see FIGS. 1 and 3).
【0020】第4工程では、前記第2工程で調整済の第
2のアルコール溶液中に、前記水含有モノリス担体が所
定時間浸漬された後、引き上げられる。水含有モノリス
担体が第2のアルコール溶液中に浸漬されたとき、前記
活性アルミナ粒子2の表面2aに付着している水に接触
することにより、第2のアルコール溶液中のアルミニウ
ムトリイソプロポキシドは、加水分解し水酸化アルミニ
ウムとなる。これに伴って、活性アルミナ粒子2の表面
2aには、加水分解によって生じた水酸化アルミニウム
および水酸化アルミニウムに担持された白金(Pt)、
ロジウム(Rh)、酸化バリウム等が加水分解生成物と
して析出する。かつ活性アルミナコート層12の表層部
12bを形成する活性アルミナ粒子2の表面2aに、所
定量の加水分解生成物を有する加水分解生成物含有モノ
リス担体が得られる。前記第3工程と第4工程とは、必
要に応じて繰り返すことができる。In a fourth step, the water-containing monolithic carrier is immersed in the second alcohol solution adjusted in the second step for a predetermined time and then pulled up. When the water-containing monolithic carrier is immersed in the second alcohol solution, by contacting the water adhering to the surface 2a of the activated alumina particles 2, aluminum triisopropoxide in the second alcohol solution becomes Is hydrolyzed to aluminum hydroxide. Along with this, on the surface 2a of the activated alumina particles 2, aluminum hydroxide generated by hydrolysis and platinum (Pt) supported on aluminum hydroxide,
Rhodium (Rh), barium oxide and the like are precipitated as hydrolysis products. Further, a hydrolysis product-containing monolith carrier having a predetermined amount of hydrolysis product is obtained on the surface 2a of the activated alumina particles 2 forming the surface layer portion 12b of the activated alumina coating layer 12. The third step and the fourth step can be repeated as necessary.
【0021】第5工程では、前記加水分解生成物含有モ
ノリス担体を所定時間、乾燥した後、焼成炉内で350
℃、2時間焼成する。この焼成に伴って前記活性アルミ
ナ粒子2の表面2aに存在する加水分解生成物に含有さ
れている水酸化アルミニウムが、図3に示されるように
前記表面2aに付着する付着活性アルミナ3に変化す
る。この付着活性アルミナ3は、図略のバリウム(B
a)を含み活性アルミナ粒子2の表面2aを覆うととも
に、前記表面に白金(Pt)、ロジウム(Rh)よりな
る触媒貴金属粒子4を高分散状態で固定、保持するバイ
ンダーとして作用する。そして図2に示されるモノリス
触媒1Aが得られる。なお、モノリス触媒1Aに担持さ
れている触媒貴金属粒子4の量は、白金(Pt)が1.
5g、ロジウム(Rh)が0.3gである。In the fifth step, the hydrolysis product-containing monolithic carrier is dried for a predetermined time, and then dried in a firing furnace.
C. for 2 hours. As a result of this firing, the aluminum hydroxide contained in the hydrolysis product present on the surface 2a of the activated alumina particles 2 changes to adhered activated alumina 3 adhered to the surface 2a as shown in FIG. . This attached activated alumina 3 is made of barium (B
a) and covers the surface 2a of the activated alumina particles 2 and acts as a binder for fixing and holding the catalytic noble metal particles 4 of platinum (Pt) and rhodium (Rh) in a highly dispersed state on the surface. And the monolith catalyst 1A shown in FIG. 2 is obtained. The amount of the catalyst noble metal particles 4 supported on the monolithic catalyst 1A is 1.75% for platinum (Pt).
5 g and rhodium (Rh) are 0.3 g.
【0022】実施例の製造方法により各工程を終えた製
造後、得られたモノリス触媒1Aは、活性アルミナコー
ト層12のうち、排ガスが最も接触し易い表層部12b
に、触媒貴金属粒子4を高分散状態で担持し、触媒活性
点を増加した活性アルミナ粒子2を存在させたものとな
る。また、前記活性アルミナコート層12を形成する活
性アルミナ粒子2同士が当接している表面20a(図3
参照)には、触媒貴金属粒子4が担持されないため、前
記触媒貴金属粒子4を無駄なく、有効に活用できる。After completion of each step by the manufacturing method of the embodiment, the obtained monolithic catalyst 1A is a surface layer portion 12b of the activated alumina coat layer 12 where exhaust gas is most likely to contact.
The catalyst noble metal particles 4 are supported in a highly dispersed state, and activated alumina particles 2 having an increased catalytic active point are present. The surface 20a (FIG. 3) where the activated alumina particles 2 forming the activated alumina coat layer 12 are in contact with each other.
Since the catalyst noble metal particles 4 are not supported in the reference noble metal particles 4, the catalyst noble metal particles 4 can be effectively used without waste.
【0023】従って、モノリス触媒1Aは、従来のゾル
・ゲル担持法により製造された触媒と比べ、触媒の低温
活性を向上させることができる。また前記活性アルミナ
粒子2の表面2aに触媒貴金属粒子4を高分散状態で担
持する付着活性アルミナ3には、バリウム(Ba)が含
まれていることにより、付着活性アルミナ3自体の耐
熱、耐久性等を向上せしめることができる。 (使用例)このモノリス触媒1Aは、図4に示されるよ
うに、エンジンEの排ガス系統E1に配設された触媒コ
ンバータ7に組み込まれ、その上流に配設されたHCト
ラッパー5とともに使用される。なお、HCトラッパー
5は、ペレット状のゼオライトをHC吸着材6としても
つ。このHC吸着材6は、エンジンEの始動時に、モノ
リス触媒1Aが排ガスにより加熱されその触媒機能を充
分に発揮できる温度に達するまでの間、排ガス中に含ま
れるコールドHCを一時的に吸着し、前記温度に達した
後はコールドHCを放出する機能をもつ。Therefore, the monolithic catalyst 1A can improve the low-temperature activity of the catalyst as compared with a catalyst produced by a conventional sol-gel supporting method. In addition, barium (Ba) is contained in the adhered activated alumina 3 that supports the catalytic noble metal particles 4 in a highly dispersed state on the surface 2a of the activated alumina particles 2, so that the adhered activated alumina 3 itself has heat resistance and durability. Etc. can be improved. (Example of Use) As shown in FIG. 4, this monolithic catalyst 1A is incorporated in a catalytic converter 7 disposed in an exhaust gas system E1 of an engine E, and used together with an HC trapper 5 disposed upstream thereof. . The HC trapper 5 has pellet-shaped zeolite as the HC adsorbent 6. This HC adsorbent 6 temporarily adsorbs cold HC contained in the exhaust gas until the temperature of the monolith catalyst 1A is heated by the exhaust gas and the catalyst function can be sufficiently exhibited when the engine E is started, After reaching the temperature, it has a function of releasing cold HC.
【0024】そして実施例のモノリス触媒1Aは、活性
アルミナコート層12に存在する活性アルミナ粒子2の
表面2a上に高分散担持されている前記触媒貴金属粒子
4の触媒作用により、低い温度で触媒機能を発揮するこ
とができる。このため、HCトラッパー5のHC吸着材
6より250℃〜300℃の温度域から脱離してくるコ
ールドHCを効率良く酸化して、H2 OやCO2 に転化
し排ガスを浄化する。The monolithic catalyst 1A of the embodiment has a catalytic function at a low temperature due to the catalytic action of the catalytic noble metal particles 4 which are highly dispersed and supported on the surface 2a of the activated alumina particles 2 present in the activated alumina coating layer 12. Can be demonstrated. Therefore, the cold HC desorbed from the temperature range of 250 ° C. to 300 ° C. from the HC adsorbent 6 of the HC trapper 5 is efficiently oxidized and converted into H 2 O or CO 2 to purify the exhaust gas.
【0025】従って、実施例のモノリス触媒1Aによれ
ば低温活性に優れるため、従来、触媒の活性温度が30
0℃以上であったために、触媒が活性化する前の温度域
でHC吸着材からのコールドHCの脱離が始まることに
十分対応できず、排ガスが浄化されないまま排出される
という問題も解決できる。Therefore, according to the monolith catalyst 1A of the embodiment, since the low-temperature activity is excellent, the activation temperature of the catalyst is conventionally 30.
Since the temperature is 0 ° C. or higher, it is not possible to sufficiently cope with the start of the desorption of cold HC from the HC adsorbent in the temperature range before the catalyst is activated, and the problem that exhaust gas is discharged without purification can be solved. .
【0026】[0026]
【比較例】前記実施例の製造方法により得られたモノリ
ス触媒の効果を確認するため、従来の浸漬法を用いた製
造方法で比較例のモノリス触媒が製造された。なお、比
較例のモノリス触媒は、直径が100mm×長さが16
0mmのコージェライト製のモノリス基材に、活性アル
ミナを100gコートして活性アルミナコート層(触媒
担持層)を形成した後、この活性アルミナコート層に実
施例と同量の白金(Pt)、ロジウム(Rh)を、浸漬
法によって担持したこと以外は、実施例の場合と同様で
ある。Comparative Example In order to confirm the effect of the monolith catalyst obtained by the production method of the above example, a monolith catalyst of a comparative example was produced by a conventional production method using an immersion method. The monolith catalyst of the comparative example has a diameter of 100 mm × length of 16 mm.
A monolith substrate made of cordierite having a thickness of 0 mm was coated with 100 g of activated alumina to form an activated alumina coating layer (catalyst supporting layer), and the same amount of platinum (Pt) and rhodium as in the examples was applied to the activated alumina coating layer. Except that (Rh) was carried by the immersion method, it was the same as that of the example.
【0027】(触媒活性および耐久性能試験条件) 触媒活性評価 市販の排気量2000ccのエンジンを用いて、触媒入
りガス温度と排気ガスの浄化率との関係を評価した。こ
こでは、データとして排ガス浄化率が50%になる触媒
入りガス温度を示す。温度が低いほど触媒性能は良好で
ある。(Conditions for Testing Catalytic Activity and Durability Performance) Evaluation of Catalytic Activity Using a commercially available engine with a displacement of 2000 cc, the relationship between the temperature of a gas containing a catalyst and the purification rate of exhaust gas was evaluated. Here, the catalyst-containing gas temperature at which the exhaust gas purification rate becomes 50% is shown as data. The lower the temperature, the better the catalytic performance.
【0028】なお、触媒活性評価法としては、触媒入り
ガス温度と排気ガスの浄化率との関係を評価した。 耐久試験 市販のV型、排気量3000ccのエンジンの左右バン
クにそれぞれ前記実施例1および比較例のモノリス触媒
を装着し、触媒入りガス温度800℃,排気ガス雰囲気
ストイキ、耐久時間100Hrの耐久を行った。 評価結果 評価結果として表1に示される数値は、初期および耐久
後のHC、CO、NOxの50%浄化温度を示し、触媒
が活性化する温度が低い程、触媒性能は良好であること
を示す。As a catalyst activity evaluation method, the relationship between the temperature of the gas containing the catalyst and the purification rate of the exhaust gas was evaluated. Endurance Test The monolithic catalysts of Example 1 and Comparative Example were mounted on the left and right banks of a commercially available V-type engine having a displacement of 3000 cc, respectively, and were subjected to endurance at a catalyst-containing gas temperature of 800 ° C., an exhaust gas atmosphere stoichiometry, and a durability time of 100 hours. Was. Evaluation Results The numerical values shown in Table 1 as the evaluation results indicate the initial and endurance 50% purification temperatures of HC, CO, and NOx. The lower the temperature at which the catalyst is activated, the better the catalytic performance. .
【0029】 実施例と比較例の性能比較試験結果 表1により実施例の製造方法で得たモノリス触媒は、触
媒貴金属が高分散状態で担持されるため、触媒活性点が
増え低温活性が向上し、比較例の製造方法で得た排ガス
浄化用触媒と比べ、使用初期および耐久後もその性能が
優れていることが明らかになった。[0029] Performance Comparison Test Results of Example and Comparative Example As shown in Table 1, the monolith catalyst obtained by the production method of the example has a catalytic noble metal supported in a highly dispersed state. It was found that the performance was excellent at the beginning of use and after the endurance, as compared with the exhaust gas purifying catalyst obtained by the production method of (1).
【0030】[0030]
【効果】本発明の排ガス浄化用触媒の製造方法では、順
次、第1工程、第2工程、第3工程、第4工程、第5工
程が実施されることによって得られた排ガス浄化用触媒
は、触媒担体上に水酸化物を加水分解生成物として析出
させ、触媒担体の触媒担持層の表面に、前記表面を覆っ
て付着しバインダーとして作用する付着活性アルミナに
より、触媒金属を高分散状態で確実に保持し、かつ担持
させることができる。このため、その使用時に従来のゾ
ル・ゲル担持法に比べ触媒担体の最も排ガスと接触し易
い領域の触媒活性点を増加させることができ、触媒の低
温活性を向上させることができる。According to the method for producing an exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the exhaust gas purifying catalyst obtained by performing the first, second, third, fourth, and fifth steps sequentially is The hydroxide is precipitated as a hydrolysis product on the catalyst carrier, and on the surface of the catalyst carrier layer of the catalyst carrier, the catalyst metal is deposited in a highly dispersed state by the adhered active alumina that adheres over the surface and acts as a binder. It can be securely held and carried. Therefore, the catalyst active point in the region of the catalyst carrier that is most likely to come into contact with exhaust gas during use can be increased as compared with the conventional sol-gel loading method, and the low-temperature activity of the catalyst can be improved.
【図1】実施例のモノリス触媒製造方法に用いられるモ
ノリス担体を縦に置いて縦断し、モノリス基材の排ガス
が通る細孔の壁面(表面)に活性アルミナコート層(触
媒担持層)が形成されている部分を拡大して示す部分拡
大縦断面図。FIG. 1 shows a monolith carrier used in a method for producing a monolith catalyst according to an embodiment, which is placed vertically and cut longitudinally, and an activated alumina coat layer (catalyst supporting layer) is formed on a wall surface (surface) of a pore through which exhaust gas of a monolith substrate passes. FIG. 5 is a partially enlarged longitudinal sectional view showing a part shown in an enlarged manner.
【図2】実施例の製造方法で得られたモノリス触媒を縦
に置いて縦断し、前記モノリス基材の排ガスが通る細孔
の壁面(表面)に活性アルミナコート層(触媒担持層)
が形成されている部分を拡大して示す部分拡大縦断面
図。FIG. 2 shows the monolith catalyst obtained by the production method of the example placed vertically and cut longitudinally, and an activated alumina coat layer (catalyst support layer) on the wall surface (surface) of the pores through which the exhaust gas of the monolith substrate passes.
FIG. 5 is a partially enlarged longitudinal sectional view showing a portion where is formed in an enlarged manner.
【図3】図2における活性アルミナコート層(触媒担持
層)を構成する活性アルミナ粒子(粒子状担体)の表面
に形成された付着活性アルミナに、触媒貴金属粒子が高
分散状態に固定保持された状態を拡大して示す拡大縦断
面図。FIG. 3 shows that the catalytic noble metal particles are fixed and held in a highly dispersed state on the adhered activated alumina formed on the surface of the activated alumina particles (particulate carrier) constituting the activated alumina coat layer (catalyst supporting layer) in FIG. FIG. 3 is an enlarged vertical sectional view showing the state in an enlarged manner.
【図4】実施例の製造方法により得られたモノリス触媒
の使用例を示す縦断面図。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an example of use of the monolith catalyst obtained by the production method of the example.
1・・・モノリス担体 1A・・・モノリス触媒 12・・・活性アルミナコート層(触媒担持層) 12
a・・・表面 12b・・・表層部 2・・・活性アルミナ粒子
(粒子状担体) 2a・・・活性アルミナ粒子の表面 3・・・付着活性アルミナ 4・・・触媒貴金属粒子DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Monolith support 1A ... Monolith catalyst 12 ... Active alumina coat layer (catalyst support layer) 12
a: Surface 12b: Surface layer 2: Activated alumina particles (particulate carrier) 2a: Surface of activated alumina particles 3: Adhered activated alumina 4: Catalyst noble metal particles
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 37/36 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B01J 21/00-37/36
Claims (1)
ルコール溶液、又はエチレングリコール溶液を調整する
第1工程と、 エチレングリコール溶液に溶解した触媒金属塩を、前記
第1のアルコール溶液、又はエチレングリコール溶液に
添加し、該アルミニウムアルコキシドと、該触媒金属塩
とを含む第2溶液を調整する第2工程と、 触媒担持層をもつ触媒担体表面に水を付着させ水含有担
体とする第3工程と、 該水含有担体を第2容液と接触させ加水分解により表面
に加水分解生成物を形成させる第4工程と、 該加水分解生成物をもつ該触媒担体を焼成する第5工程
と、からなることを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造
方法。1. A first step of preparing a first alcohol solution or an ethylene glycol solution containing an aluminum alkoxide, and a catalyst metal salt dissolved in the ethylene glycol solution is added to the first alcohol solution or the ethylene glycol solution. A second step of adding and preparing a second solution containing the aluminum alkoxide and the catalyst metal salt, a third step of attaching water to the surface of the catalyst carrier having a catalyst supporting layer to form a water-containing carrier, A fourth step of contacting the water-containing carrier with the second solution to form a hydrolysis product on the surface by hydrolysis, and a fifth step of calcining the catalyst carrier having the hydrolysis product. A method for producing a catalyst for purifying exhaust gas.
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---|---|---|---|
JP03344479A JP3120518B2 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Method for producing exhaust gas purifying catalyst |
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JPH05168948A JPH05168948A (en) | 1993-07-02 |
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US10067265B2 (en) | 2010-10-12 | 2018-09-04 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Semi-transparent reflectors |
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- 1991-12-26 JP JP03344479A patent/JP3120518B2/en not_active Expired - Fee Related
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