排気ガス浄化用触媒
【課題】 排気温度が高温になっても触媒金属粒子の吸引固定に必要な磁力を確保すると共に強磁性粒子からの距離による磁力低下を防止して、本来のシンタリング抑制効果を確保した排気ガス浄化用触媒を提供する。
【解決手段】 強磁性粒子の表面に形成した触媒担持層に触媒金属粒子を担持したことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【解決手段】 強磁性粒子の表面に形成した触媒担持層に触媒金属粒子を担持したことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを分解除去して排気ガスを浄化するための触媒は、基材と、該基材上の触媒担持層と、該触媒担持層に担持された触媒金属とから基本的に構成される。触媒作用の主体である触媒金属としては一般にＰｔ、Ｒｈ等の貴金属が用いられる。高い触媒活性を確保するために触媒金属は表面積の大きい微細な粒子の状態で担持される。
【０００３】
しかし、排気ガスとの接触により高温に曝された触媒金属の粒子はシンタリング（焼結）により相互に合体して粗大化し、表面積が減少して触媒活性が低下し、所定の浄化性能が得られなくなるという問題があった。
【０００４】
これに対してシンタリングを抑制するために種々の対策が講じられている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、強磁性粉末を触媒担持層中に混入させ、または、触媒金属粒子と混在させた触媒装置が提案されている。この装置は、強磁性粉末粒子の個々に触媒金属粒子を磁力で吸引固定することにより拘束して、触媒金属粒子の移動を抑止可能と考えられる。
【０００６】
しかし、強磁性粒子が触媒担持層中に単純に物理混合されているだけなので、担持された触媒金属粒子のうちで強磁性粒子からの距離が遠いものも存在し、到達する磁力が弱くなるため吸引固定作用が不十分になるという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０１７１５号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、排気温度が高温になっても触媒金属粒子の吸引固定に必要な磁力を確保すると共に強磁性粒子からの距離による磁力低下を防止して、本来のシンタリング抑制効果を確保した排気ガス浄化用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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、強磁性粒子の表面に形成した触媒担持層に触媒金属粒子を担持したことを特徴とする排気ガス浄化用触媒が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、強磁性粒子の表面に形成した触媒担持層に触媒金属粒子を担持したので、全ての触媒金属粒子が強磁性粒子から触媒担持層の厚さ以内の至近距離に位置しているため、強磁性粒子からの距離による磁力低下が起きることがなく、磁力による本来のシンタリング抑制効果を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に、本発明の排気ガス浄化用触媒の構造を模式的に示す。
【００１２】
図示した排気ガス浄化用触媒１００は、強磁性粒子１０の表面に形成した触媒担持層１２に触媒金属粒子１４を担持した構造である。ただし、図示の便宜上、図１は実際の寸法関係とは対応していない。典型的には、強磁性粒子１０は粒径数μｍのオーダー、触媒金属粒子１４は粒径数ｎｍオーダーであり、両者間には１０００倍程度の寸法差がある。
【００１３】
触媒担持層１２は、例えば強磁性粒子１０の分散溶液中で、その表面に触媒担持層構成物質を析出させることにより形成できる。そのようにして形成した触媒担持層１２は微細な気孔を多数含む多孔質構造であり、触媒金属粒子１４を高分散に担持できる。触媒担持層１２の厚さｔは数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度である。
【００１４】
強磁性粒子１４は、浄化対象とする排ガスの温度に適応するキュリー点のものを選択する。この観点で一般的な選択の目安を表１にまとめて示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】
表１に示した具体的な各磁石は各排ガス温度に適応したキュリー点を持つ磁石の代表例であり、本発明に用いる強磁性粒子１４はこれらに限定する必要はなく、表１に示されていない他の磁石でもこれらと同等のキュリー点を持つ磁石であればよい。
【実施例】
【００１７】
〔発明例〕
本発明による排気ガス浄化用触媒を下記の手順で作製した。
【００１８】
（１）触媒担持層の形成
強磁性粒子としてのＢａフェライト（ＢａＯ・６Ｆｅ２Ｏ３）粉末１０ｇを１Ｍアンモニア／塩化アンモニウム水溶液２００ｃｃ中に分散させた。得られた分散液に、０．０６Ｍ硝酸アルミニウム水溶液３５０ｃｃを滴下し、Ｂａフェライト粒子の表面にアルミナを析出させた。得られた沈殿物をろ過・乾燥後、断面を顕微鏡観察したところ、Ｂａフェライト粒子の表面に触媒担持層としての多孔質アルミナ層が形成されていることが確認された。
【００１９】
（２）触媒金属の担持
上記で得られたアルミナ／Ｂａフェライト粉末に、ジニトロジアミンＰｔ溶液を用いてＰｔ担持濃度が１．６７wt％となるように含浸担持を行なった。
【００２０】
（３）着磁処理
１５ｋＯｅの磁界を印加してＢａフェライト粒子を着磁させた。
【００２１】
〔比較例１〕
アルミナ粉末２．７７８ｇとＢａフェライト粉末２７．８８ｇを混合し、得られた混合粉末に触媒金属としてＰｔ担持濃度が１．６７wt％となるように含浸担持を行なった。発明例と同様の着磁処理を行なった。
【００２２】
〔比較例２〕
アルミナ１０ｇに、ジニトロジアミンＰｔ溶液を用いて、触媒金属としてＰｔ担持濃度が１．６７wt％となるように含浸担持を行なった。
【００２３】
＜耐久試験＞
発明例、比較例１、比較例２で作成した各サンプルについて、大気中で７００℃×５ｈｒの加熱処理による耐久試験を行なった。試験後に、ＣＯパルス法にてＰｔ粒子の粒径を測定した。測定結果をまとめて図２に示す。
【００２４】
図２の結果から、Ｐｔ粒子の粒径は、発明例を１としたとき、Ｂａフェライト粒子を用いない比較例２は２．２倍、Ｂａフェライト粒子を単にアルミナに物理混合した比較例１は１．５倍に粗大化している。
【００２５】
このように、本発明例においては、Ｂａフェライト粒子の表面に形成したアルミナ層にＰｔ粒子を担持させたことにより、ＢａフェライトとＰｔ粒子との距離がアルミナ層の厚さ以内に限定されたため、Ｂａフェライトの磁力がＰｔ粒子に確実に到達し、Ｐｔ粒子のシンタリングが効果的に抑制されていることが分かる。
【００２６】
なお、触媒担持層１２に更にＮＯｘ吸蔵材も担持させると、常磁性のＮＯｘが触媒担持層１２内の磁場により吸蔵材に引き付けられ、同時に、反磁性のＳＯｘが吸蔵材から離反するので、ＮＯｘ吸蔵性能とＳＯｘ放出性能を共に高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明によれば、排気温度が高温になっても触媒金属粒子の吸引固定に必要な磁力を確保すると共に強磁性粒子からの距離による磁力低下を防止して、本来のシンタリング抑制効果を確保した排気ガス浄化用触媒が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明による排気ガス浄化用触媒の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明例、比較例１、比較例２について、耐久試験後のＰｔ粒子径を比較して示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１００ 本発明の排気ガス浄化用触媒
１０ 強磁性粒子
１２ 触媒担持層
１４ 触媒金属粒子
ｔ 触媒担持層の厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを分解除去して排気ガスを浄化するための触媒は、基材と、該基材上の触媒担持層と、該触媒担持層に担持された触媒金属とから基本的に構成される。触媒作用の主体である触媒金属としては一般にＰｔ、Ｒｈ等の貴金属が用いられる。高い触媒活性を確保するために触媒金属は表面積の大きい微細な粒子の状態で担持される。
【０００３】
しかし、排気ガスとの接触により高温に曝された触媒金属の粒子はシンタリング（焼結）により相互に合体して粗大化し、表面積が減少して触媒活性が低下し、所定の浄化性能が得られなくなるという問題があった。
【０００４】
これに対してシンタリングを抑制するために種々の対策が講じられている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、強磁性粉末を触媒担持層中に混入させ、または、触媒金属粒子と混在させた触媒装置が提案されている。この装置は、強磁性粉末粒子の個々に触媒金属粒子を磁力で吸引固定することにより拘束して、触媒金属粒子の移動を抑止可能と考えられる。
【０００６】
しかし、強磁性粒子が触媒担持層中に単純に物理混合されているだけなので、担持された触媒金属粒子のうちで強磁性粒子からの距離が遠いものも存在し、到達する磁力が弱くなるため吸引固定作用が不十分になるという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０１７１５号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、排気温度が高温になっても触媒金属粒子の吸引固定に必要な磁力を確保すると共に強磁性粒子からの距離による磁力低下を防止して、本来のシンタリング抑制効果を確保した排気ガス浄化用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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、強磁性粒子の表面に形成した触媒担持層に触媒金属粒子を担持したことを特徴とする排気ガス浄化用触媒が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、強磁性粒子の表面に形成した触媒担持層に触媒金属粒子を担持したので、全ての触媒金属粒子が強磁性粒子から触媒担持層の厚さ以内の至近距離に位置しているため、強磁性粒子からの距離による磁力低下が起きることがなく、磁力による本来のシンタリング抑制効果を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に、本発明の排気ガス浄化用触媒の構造を模式的に示す。
【００１２】
図示した排気ガス浄化用触媒１００は、強磁性粒子１０の表面に形成した触媒担持層１２に触媒金属粒子１４を担持した構造である。ただし、図示の便宜上、図１は実際の寸法関係とは対応していない。典型的には、強磁性粒子１０は粒径数μｍのオーダー、触媒金属粒子１４は粒径数ｎｍオーダーであり、両者間には１０００倍程度の寸法差がある。
【００１３】
触媒担持層１２は、例えば強磁性粒子１０の分散溶液中で、その表面に触媒担持層構成物質を析出させることにより形成できる。そのようにして形成した触媒担持層１２は微細な気孔を多数含む多孔質構造であり、触媒金属粒子１４を高分散に担持できる。触媒担持層１２の厚さｔは数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度である。
【００１４】
強磁性粒子１４は、浄化対象とする排ガスの温度に適応するキュリー点のものを選択する。この観点で一般的な選択の目安を表１にまとめて示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】
表１に示した具体的な各磁石は各排ガス温度に適応したキュリー点を持つ磁石の代表例であり、本発明に用いる強磁性粒子１４はこれらに限定する必要はなく、表１に示されていない他の磁石でもこれらと同等のキュリー点を持つ磁石であればよい。
【実施例】
【００１７】
〔発明例〕
本発明による排気ガス浄化用触媒を下記の手順で作製した。
【００１８】
（１）触媒担持層の形成
強磁性粒子としてのＢａフェライト（ＢａＯ・６Ｆｅ２Ｏ３）粉末１０ｇを１Ｍアンモニア／塩化アンモニウム水溶液２００ｃｃ中に分散させた。得られた分散液に、０．０６Ｍ硝酸アルミニウム水溶液３５０ｃｃを滴下し、Ｂａフェライト粒子の表面にアルミナを析出させた。得られた沈殿物をろ過・乾燥後、断面を顕微鏡観察したところ、Ｂａフェライト粒子の表面に触媒担持層としての多孔質アルミナ層が形成されていることが確認された。
【００１９】
（２）触媒金属の担持
上記で得られたアルミナ／Ｂａフェライト粉末に、ジニトロジアミンＰｔ溶液を用いてＰｔ担持濃度が１．６７wt％となるように含浸担持を行なった。
【００２０】
（３）着磁処理
１５ｋＯｅの磁界を印加してＢａフェライト粒子を着磁させた。
【００２１】
〔比較例１〕
アルミナ粉末２．７７８ｇとＢａフェライト粉末２７．８８ｇを混合し、得られた混合粉末に触媒金属としてＰｔ担持濃度が１．６７wt％となるように含浸担持を行なった。発明例と同様の着磁処理を行なった。
【００２２】
〔比較例２〕
アルミナ１０ｇに、ジニトロジアミンＰｔ溶液を用いて、触媒金属としてＰｔ担持濃度が１．６７wt％となるように含浸担持を行なった。
【００２３】
＜耐久試験＞
発明例、比較例１、比較例２で作成した各サンプルについて、大気中で７００℃×５ｈｒの加熱処理による耐久試験を行なった。試験後に、ＣＯパルス法にてＰｔ粒子の粒径を測定した。測定結果をまとめて図２に示す。
【００２４】
図２の結果から、Ｐｔ粒子の粒径は、発明例を１としたとき、Ｂａフェライト粒子を用いない比較例２は２．２倍、Ｂａフェライト粒子を単にアルミナに物理混合した比較例１は１．５倍に粗大化している。
【００２５】
このように、本発明例においては、Ｂａフェライト粒子の表面に形成したアルミナ層にＰｔ粒子を担持させたことにより、ＢａフェライトとＰｔ粒子との距離がアルミナ層の厚さ以内に限定されたため、Ｂａフェライトの磁力がＰｔ粒子に確実に到達し、Ｐｔ粒子のシンタリングが効果的に抑制されていることが分かる。
【００２６】
なお、触媒担持層１２に更にＮＯｘ吸蔵材も担持させると、常磁性のＮＯｘが触媒担持層１２内の磁場により吸蔵材に引き付けられ、同時に、反磁性のＳＯｘが吸蔵材から離反するので、ＮＯｘ吸蔵性能とＳＯｘ放出性能を共に高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明によれば、排気温度が高温になっても触媒金属粒子の吸引固定に必要な磁力を確保すると共に強磁性粒子からの距離による磁力低下を防止して、本来のシンタリング抑制効果を確保した排気ガス浄化用触媒が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明による排気ガス浄化用触媒の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明例、比較例１、比較例２について、耐久試験後のＰｔ粒子径を比較して示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１００ 本発明の排気ガス浄化用触媒
１０ 強磁性粒子
１２ 触媒担持層
１４ 触媒金属粒子
ｔ 触媒担持層の厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性粒子の表面に形成した触媒担持層に触媒金属粒子を担持したことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【請求項１】
強磁性粒子の表面に形成した触媒担持層に触媒金属粒子を担持したことを特徴とする排気ガス浄化用触媒。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−５５７９８（Ｐ２００６−５５７９８Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４２３２５（Ｐ２００４−２４２３２５）
【出願日】平成１６年８月２３日（２００４．８．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２３日（２００４．８．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]