触媒の製造方法及び触媒
【課題】耐熱性を向上させ得るとともに種々エンジン特性に合致した浄化特性を容易に得ることができる触媒の製造方法及び触媒を提供する。
【解決手段】ジルコニウムを含む水溶液を調製する第１水溶液調製工程Ｓ１と、ポアフィリング法により当該細孔内に水溶液を充填する第１ポアフィリング工程Ｓ２と、細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する第１乾燥焼成工程Ｓ３と、貴金属を含む水溶液を調製する第２水溶液調製工程Ｓ４と、ポアフィリング法により当該細孔内に第２水溶液調製工程Ｓ４で得られた水溶液を充填する第２ポアフィリング工程Ｓ５と、細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成してジルコニアが形成された細孔内に貴金属を担持させる第２乾燥焼成工程Ｓ６とを有する。
【解決手段】ジルコニウムを含む水溶液を調製する第１水溶液調製工程Ｓ１と、ポアフィリング法により当該細孔内に水溶液を充填する第１ポアフィリング工程Ｓ２と、細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する第１乾燥焼成工程Ｓ３と、貴金属を含む水溶液を調製する第２水溶液調製工程Ｓ４と、ポアフィリング法により当該細孔内に第２水溶液調製工程Ｓ４で得られた水溶液を充填する第２ポアフィリング工程Ｓ５と、細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成してジルコニアが形成された細孔内に貴金属を担持させる第２乾燥焼成工程Ｓ６とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質アルミナの細孔内に貴金属が担持される触媒の製造方法及び触媒に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中には、通常、炭化水素系化合物（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等の物質（エミッション）が含まれている。これらの物質の排出量を低減させるため、エンジンにおける空燃比等の燃焼条件の最適化の他、排気ガス中に含まれる物質を排気ガス浄化触媒によって除去する方法が一般に採用されている。
【０００３】
この排気ガス浄化触媒として、従来より、アルミナ等の多孔質金属酸化物担体に、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属を担持させた、所謂「三元触媒」と称されるものが用いられている。この三元触媒は、例えば特許文献１にて開示されているように、ＣＯ及びＨＣを酸化するとともに、ＮＯｘをＮ２に還元する能力を有しており、理論空燃比の近傍で触媒としてよく作用することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２９９３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の触媒においては、以下の如き問題があった。
例えば小型２ストロークエンジンの排気ガスの特徴として、未燃焼のＨＣが非常に多いことが挙げられるのであるが、従来より汎用的に用いられている４ストロークエンジン用の触媒を単に流用しただけでは、十分な浄化性能を得ることができない。また、２ストロークエンジンの排気ガスは、著しく高温となるため、高い耐熱性を有した触媒が要求されている。このように、種々のエンジン特性に合った触媒を得ることは極めて困難となっているのが実情である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、耐熱性を向上させ得るとともに種々エンジン特性に合致した浄化特性を容易に得ることができる触媒の製造方法及び触媒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、多孔質アルミナの細孔内に貴金属が担持される触媒の製造方法であって、ジルコニウムを含む水溶液を調製する第１水溶液調製工程と、前記多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第１水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第１ポアフィリング工程と、該第１ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する第１乾燥焼成工程と、貴金属を含む水溶液を調製する第２水溶液調製工程と、前記ジルコニアの層が形成された多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第２水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第２ポアフィリング工程と、該第２ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して前記ジルコニアが形成された当該細孔内に貴金属を担持させる第２乾燥焼成工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の触媒の製造方法において、前記第２水溶液調製工程における貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、前記第２乾燥焼成工程にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の触媒の製造方法において、前記第２水溶液調製工程で調製される水溶液内の前記ＰｄとＲｈとの重量比は、略２０：１とされるとともに、前記第２ポアフィリング工程におけるＰｄ及びＲｈの前記多孔質アルミナに対する含有量は、略１〜５重量％とされたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、多孔質アルミナの細孔内に貴金属が担持される触媒であって、ジルコニウムを含む水溶液を調製する第１水溶液調製工程と、前記多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第１水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第１ポアフィリング工程と、該第１ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する第１乾燥焼成工程と、貴金属を含む水溶液を調製する第２水溶液調製工程と、前記ジルコニアの層が形成された多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第２水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第２ポアフィリング工程と、該第２ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して前記ジルコニアが形成された当該細孔内に貴金属を担持させる第２乾燥焼成工程とを含む製造過程を経て得られたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の触媒において、前記第２水溶液調製工程における貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、前記第２乾燥焼成工程にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の触媒において、前記第２水溶液調製工程で調製される水溶液内の前記ＰｄとＲｈとの重量比は、略２０：１とされるとともに、前記第２ポアフィリング工程におけるＰｄ及びＲｈの前記多孔質アルミナに対する含有量は、略１〜５重量％とされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、耐熱性を向上させ得るとともに種々エンジン特性に合致した浄化特性を容易に得ることができる。即ち、ジルコニアの層が形成された多孔質アルミナの細孔内に貴金属が担持されたので、耐熱性を向上させることができ、且つ、第１ポアフィリング工程及び第２ポアフィリング工程を経ることにより、細孔内にジルコニアの層を形成した後、そのジルコニアの層が形成された細孔内に貴金属を担持させるので、ジルコニアの層を効率的に形成させることができるとともに、貴金属を所定の比率で同時に担持させることができ、種々エンジン特性に合致した浄化特性を容易に得ることができる。
【００１４】
また、第２水溶液調製工程における貴金属パラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、第２乾燥焼成工程にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させるようにすれば、高い浄化性能を維持しつつＲｈによってＰｄのシンタリングを抑制することができ、耐久性を向上させることができる。然るに、Ｐｄ及びＲｈをポアフィリング法により多孔質アルミナの細孔内に担持させることにより、当該細孔内に貴金属としてのＰｄ及びＲｈが効率的に担持され、効果的に作用させることができることから、白金（Ｐｔ）を貴金属として担持させなくても所望の浄化効果を得ることができる。
【００１５】
さらに、第２水溶液調製工程で調製される水溶液内のＰｄとＲｈとの重量比は、略２０：１とされるとともに、第２ポアフィリング工程におけるＰｄ及びＲｈの多孔質アルミナに対する含有量は、略１〜５重量％とされたので、白金（Ｐｔ）を貴金属として担持させなくても例えば２ストロークエンジンの排気ガスをより有効に浄化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る触媒の製造方法を示すフローチャート
【図２】同触媒の製造過程における多孔質アルミナの細孔内の状態を示す模式図
【図３】実施例１〜７及び比較例１、２についてのそれぞれのＨＣ浄化率を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る触媒は、例えば２ストロークエンジン（特に二輪車が搭載するエンジンや汎用エンジン）から排出される排気ガスを浄化するためのもので、図１に示すように、第１水溶液調製工程Ｓ１と、第１ポアフィリング工程Ｓ２と、第１乾燥焼成工程Ｓ３と、第２水溶液調製工程Ｓ４と、第２ポアフィリング工程Ｓ５と、第２乾燥焼成工程Ｓ６とを経て製造されたものである。なお、本実施形態に係る触媒は、図２（ａ）に示すように、細孔を有する多孔質アルミナＡから成り、その多孔質アルミナＡの細孔内に貴金属（パラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ））が担持されるものとされている。
【００１８】
第１水溶液調製工程Ｓ１は、ジルコニウムを含む水溶液を調製する工程であり、例えばジルコニウムを含む水溶液として硝酸ジルコニル水溶液を用いることができる。第１ポアフィリング工程Ｓ２は、多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に第１水溶液調製工程Ｓ１で得られた水溶液を充填する工程である。かかる第１ポアフィリング工程Ｓ２により、図２（ｂ）に示すように、多孔質アルミナＡの細孔内にジルコニウムを含む水溶液Ｂが充填されることとなる。
【００１９】
ここで、ポアフィリング法（第１ポアフィリング工程Ｓ２及び第２ポアフィリング工程Ｓ５で用いられるポアフィリング法）は、アルミナ担体（触媒担体）の細孔容積を測定し、その容積と同量の水溶液（本実施形態においては第１水溶液調製工程Ｓ１で得られた水溶液）を添加して混合・撹拌することにより当該アルミナ担体（触媒担体）の細孔内に毛細管現象を利用して充填させる方法をいう。而して、ポアフィリング法にてジルコニウムを含む水溶液（Ｂ）を細孔内に充填させるので、ジルコニアの層を当該細孔内に効率的に担持させることができる。
【００２０】
第１乾燥焼成工程Ｓ３は、第１ポアフィリング工程Ｓ２にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する工程である。即ち、第１ポアフィリング工程Ｓ２を経たアルミナ担体（触媒担体）を乾燥させ、例えば１１００℃で３〜１０時間程度焼成することにより、図２（ｃ）で示すように、アルミナ担体の細孔内にジルコニアの層（Ｂ’）（ＺｒＯ２−ＡｌＯ３）が形成される（細孔内をジルコニアの層（Ｂ’）で被覆した状態とする）のである。
【００２１】
然るに、第１乾燥焼成工程Ｓ３を経た後の状態においては、同図に示すように、多孔質アルミナＡ（触媒担体）の細孔内は、その壁面がジルコニアの層（Ｂ’）（ＺｒＯ２−ＡｌＯ３）で被覆（コーティング）された状態となっている。なお、第１乾燥焼成工程Ｓ３を経た多孔質アルミナＡは、ジルコニアの層（Ｂ’）が形成された後においても、約５０ｍ２／ｇ程度のＢＥＴ比表面積を有しており、後工程における第２ポアフィリング工程Ｓ５による水溶液の充填が可能とされている。
【００２２】
第２水溶液調製工程Ｓ４は、貴金属を含む水溶液を調製する工程であり、本実施形態においては、例えば当該貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成る（即ち、白金（Ｐｔ）を含まない）ものとされる。これにより、後工程である第２乾燥焼成工程Ｓ６にてＰｄ及びＲｈを多孔質アルミナＡ（触媒担体）の細孔内に同時に担持させることができる。
【００２３】
第２ポアフィリング工程Ｓ５は、ジルコニアの層（Ｂ’）が形成された多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に第２水溶液調製工程Ｓ４で得られた水溶液を充填する工程である。かかる第２ポアフィリング工程Ｓ５により、図２（ｄ）に示すように、ジルコニアの層（Ｂ’）が形成された多孔質アルミナＡの細孔内に貴金属（パラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ））を含む水溶液Ｃが充填されることとなる。
【００２４】
第２乾燥焼成工程Ｓ６は、第２ポアフィリング工程Ｓ５にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成してジルコニアが形成された当該細孔内に貴金属を担持させる工程である。即ち、第２ポアフィリング工程Ｓ５を経たアルミナ担体（触媒担体）を乾燥させ、例えば３００〜６００℃で焼成することにより、図２（ｅ）で示すように、ジルコニアの層（Ｂ’）（ＺｒＯ２−ＡｌＯ３）が形成されたアルミナ担体の細孔内に貴金属Ｃ’が形成される（ジルコニアの層上に貴金属が形成される）のである。
【００２５】
上記一連の工程（Ｓ１〜Ｓ６）を経て得られた触媒は、例えばセラミックや金属或いは湿式抄造法にて得られたシート状のハニカム構造体に担持されて使用され得る排気ガス浄化用の触媒とされる。特に本実施形態に係る上記工程は、ポアフィリング工程が２回行われるものとされ、それぞれの工程でアルミナ担体の細孔内にジルコニアの層（Ｂ’）（ＺｒＯ２−ＡｌＯ３）及び貴金属Ｃ’（本実施形態においてはパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ））が担持されるようになっている。
【００２６】
本実施形態によれば、耐熱性を向上させ得るとともに種々エンジン特性に合致した浄化特性を容易に得ることができる。即ち、ジルコニアの層（Ｂ’）が形成された多孔質アルミナの細孔内に貴金属（貴金属Ｃ’）が担持されたので、耐熱性を向上させることができ、且つ、第１ポアフィリング工程Ｓ２及び第２ポアフィリング工程Ｓ５を経ることにより、細孔内にジルコニアの層（Ｂ’）を形成した後、そのジルコニアの層が形成された細孔内に貴金属Ｃ’（パラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ））を担持させるので、ジルコニアの層を効率的に形成させることができるとともに、貴金属を所定の比率で同時に担持させることができ、種々エンジン特性に合致した浄化特性を容易に得ることができる。
【００２７】
また、第２水溶液調製工程Ｓ４における貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、第２乾燥焼成工程Ｓ６にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させるようにしているので、高い浄化性能を維持しつつＲｈによってＰｄのシンタリングを抑制することができ、耐久性を向上させることができる。然るに、Ｐｄ及びＲｈをポアフィリング法により多孔質アルミナの細孔内に担持させることにより、当該細孔内に貴金属としてのＰｄ及びＲｈが効率的に担持され、効果的に作用させることができることから、白金（Ｐｔ）を貴金属として担持させなくても所望の浄化効果を得ることができる。
【００２８】
さらに、第２水溶液調製工程Ｓ６で調製される水溶液内のＰｄとＲｈとの重量比は、略２０：１とされるとともに、第２ポアフィリング工程Ｓ５におけるＰｄ及びＲｈの多孔質アルミナＡに対する含有量は、略１〜５重量％とされたので、白金（Ｐｔ）を貴金属として担持させなくても例えば２ストロークエンジンの排気ガスをより有効に浄化させることができる。
【００２９】
上記実施形態においては、第２水溶液調製工程Ｓ４における貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、第２乾燥焼成工程Ｓ６にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させているが、これら貴金属を他の任意金属（触媒として機能する貴金属）に代えることができる。任意貴金属を選択して担持させることにより、所望の浄化特性に設定でき、種々エンジン特性に合致した浄化特性をより容易に得ることができる。
【００３０】
次に、本発明における浄化特性を示すための実験結果について、実施例を用いて説明する。
（実施例１）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
市販のγ−アルミナ粉末を１００ｇ、硝酸ジルコニル・２水和物を５４ｇ、精製水を７０ｇをそれぞれ秤量した後、硝酸ジルコニル・２水和物を精製水に溶解させて水溶液を得た（第１水溶液調製工程）。かかる水溶液をポアフィリング法によりアルミナ担体（多孔質アルミナ）の細孔内に充填させ（第１ポアフィリング工程）、１１０℃に保持した乾燥器で６時間乾燥させた後、１１００℃で５時間焼成した（第１乾燥焼成工程）。
【００３１】
そして、上記焼成で得られたアルミナ担体を１００ｇ、ジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）を３６．４ｇ、硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）を３．３ｇをそれぞれ秤量した後、ジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）と硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）とを混ぜ合わせて水溶液を得る（第２水溶液調製工程）とともに、その水溶液をアルミナ担体の細孔内に充填させる（第２ポアフィリング工程）。
【００３２】
その後、１１０℃で６時間乾燥した後、６００℃で４時間焼成する（第２乾燥焼成工程）ことにより、アルミナ担体（触媒担体）に対する貴金属の濃度がＰｄで３％、Ｒｈで０．１５％とされた触媒を得ることができた。このようにして得られた触媒をアルミナゾルと共に混合撹拌して触媒溶液を得るとともに、当該触媒溶液にハニカム構造体を浸漬させた後、乾燥焼成することにより実施例１を得た。なお、触媒溶液への浸漬により、触媒担体（アルミナ担体）１ｃｍ３あたりの貴金属の担持量が０．００２６ｇ（７０ｇ／ｆｔ３）とされた。
【００３３】
（実施例２）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
第１乾燥焼成工程における焼成温度を１２００℃とした以外は、実施例１と同一工程にて得られた触媒である。
【００３４】
（実施例３）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
第１乾燥焼成工程における焼成温度を９００℃とした以外は、実施例１と同一工程にて得られた触媒である。
【００３５】
（実施例４）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（５０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
第１水溶液調製工程で秤量される硝酸ジルコニル・２水和物を１３５ｇとした以外は、実施例１と同一工程にて得られた触媒である。
【００３６】
（実施例５）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（５ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
第１水溶液調製工程で秤量される硝酸ジルコニル・２水和物を１３．５ｇとした以外は、実施例１と同一工程にて得られた触媒である。
【００３７】
（実施例６）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
第２水溶液調製工程で秤量されるジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）を６０．８ｇ、硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）を５．５ｇとした以外は、実施例１と同一工程にて得られた触媒である。
【００３８】
（実施例７）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
第２水溶液調製工程で秤量されるジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）を１２．２ｇ、硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）を１．１ｇとした以外は、実施例１と同一工程にて得られた触媒である。
【００３９】
（比較例１）：Ｐｄ−ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３＋Ｒｈ−ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
市販のγ−アルミナ粉末を１００ｇ、硝酸ジルコニル・２水和物を５４ｇをそれぞれ秤量した後、硝酸ジルコニル・２水和物を１５０ｍｌの精製水に溶解させて水溶液を得るとともに、当該水溶液にアルミナ担体を浸して含浸法を行うことによりジルコニアを担持させた。その後、ジルコニアが担持されたアルミナ担体を１１０℃に保持した乾燥器で６時間乾燥させた後、１１００℃で５時間焼成した。
【００４０】
そして、上記焼成で得られたアルミナ担体を５０ｇ、ジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）を１８．２ｇそれぞれ秤量し、ジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）に精製水７０ｍｌを加えて水溶液を得るとともに、当該水溶液にアルミナ担体を浸して含浸法を行うことによりＰｄを担持させた。同様に、上記焼成で得られたアルミナ担体を５０ｇ、硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）を１．６５ｇそれぞれ秤量し、硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）に精製水７０ｍｌを加えて水溶液を得るとともに、当該水溶液にアルミナ担体を浸して含浸法を行うことによりＲｈを担持させた。
【００４１】
その後、両触媒とも６時間乾燥した後、６００℃で４時間焼成することにより、アルミナ担体（触媒担体）に対する貴金属の濃度がＰｄで３％、Ｒｈで０．１５％とされた触媒を得ることができた。このようにして得られた触媒をアルミナゾルと共に混合撹拌して触媒溶液を得るとともに、当該触媒溶液にハニカム構造体を浸漬させた後、乾燥焼成することにより比較例１を得た。なお、触媒溶液への浸漬により、触媒担体（アルミナ担体）１ｃｍ３あたりの貴金属の担持量が０．００２６ｇ（７０ｇ／ｆｔ３）とされた。
【００４２】
（比較例２）：従来の触媒担体
市販のγ−アルミナ粉末を１００ｇ、ジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）を２４ｇ、硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）を２．２ｇ、ジニトロジアンミンＰｔ硝酸溶液（４．５％）を１１．１ｇをそれぞれ秤量した後、貴金属溶液の２倍量の精製水をアルミナ粉末に加え、撹拌しながら加熱して貴金属（Ｐｄ、Ｒｈ）を固着させた。その後、得られた粉末を１１０℃で６時間乾燥した後、６００℃で４時間焼成した。このようにして得られた触媒担体をアルミナゾルと共に混合撹拌して触媒溶液を得るとともに、当該触媒溶液にハニカム構造体を浸漬させた後、乾燥焼成することにより比較例２を得た。なお、触媒溶液への浸漬により、触媒担体（アルミナ担体）１ｃｍ３あたりの貴金属の担持量が０．００２６ｇ（７０ｇ／ｆｔ３）とされた。
【００４３】
（実験）
各触媒を担持させたハニカム構造体（実施例１〜７及び比較例１、２）を２ストロークエンジン（排気量２５ｃｃ）の排気系に取り付け、エンジンを全開（７０００ｒｐｍ）で１時間駆動させることによりエージングを行った。その後、当該エンジンの排気系に触媒が担持されていないハニカム構造体を取り付け、排気ガス（ＨＣ）を測定して比較する実験を行った。かかる実験結果を図３のグラフに示した。
【００４４】
同図のグラフに示すように、本発明に係る実施例１〜７は、比較例１、２の何れに対してもＨＣの浄化率が高く、当該ＨＣ浄化性能の優位性が分かる。また、実施例１と実施例２及び実施例３とを比較することにより、焼成温度には適温があることが分かり、高温で焼成すると比表面積が低下するため浄化性能が低下するとともに、低温で焼成すると耐熱性が不足することが分かる。
【００４５】
さらに、実施例１と実施例４及び実施例５とを比較することにより、担持させるジルコニアには適正量があることが分かり、ジルコニアが過多であると細孔容積の減少や細孔の閉塞などの弊害が生じている可能性があるとともに、ジルコニアの担持量が少ないと、細孔内を十分にジルコニアで被覆できないことが分かる。また更に、実施例１と実施例６及び実施例７とを比較することにより、担持させる貴金属には適正濃度があることが分かり、当該貴金属の担持濃度が濃いと貴金属のシンタリングによる性能低下が生じ易いとともに、当該貴金属の担持濃度が薄いと触媒担体（多孔質アルミナ）の表面で働く貴金属粒子が減少して性能低下が生じる虞があることが分かる。なお、実施例１と比較例１とを比較することにより、ポアフィリング法により水溶液を充填させることによる優位性が分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
ジルコニウムを含む水溶液を調製する第１水溶液調製工程と、多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に第１水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第１ポアフィリング工程と、第１ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する第１乾燥焼成工程と、貴金属を含む水溶液を調製する第２水溶液調製工程と、ジルコニアの層が形成された多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に第２水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第２ポアフィリング工程と、第２ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成してジルコニアが形成された当該細孔内に貴金属を担持させる第２乾燥焼成工程とを有する触媒の製造方法又は上記工程を含む製造過程を経て得られた触媒であれば、他の形態に適用したものであってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
Ｓ１ 第１水溶液調製工程
Ｓ２ 第１ポアフィリング工程
Ｓ３ 第１乾燥焼成工程
Ｓ４ 第２水溶液調製工程
Ｓ５ 第２ポアフィリング工程
Ｓ６ 第２乾燥焼成工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質アルミナの細孔内に貴金属が担持される触媒の製造方法及び触媒に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中には、通常、炭化水素系化合物（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等の物質（エミッション）が含まれている。これらの物質の排出量を低減させるため、エンジンにおける空燃比等の燃焼条件の最適化の他、排気ガス中に含まれる物質を排気ガス浄化触媒によって除去する方法が一般に採用されている。
【０００３】
この排気ガス浄化触媒として、従来より、アルミナ等の多孔質金属酸化物担体に、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属を担持させた、所謂「三元触媒」と称されるものが用いられている。この三元触媒は、例えば特許文献１にて開示されているように、ＣＯ及びＨＣを酸化するとともに、ＮＯｘをＮ２に還元する能力を有しており、理論空燃比の近傍で触媒としてよく作用することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２９９３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の触媒においては、以下の如き問題があった。
例えば小型２ストロークエンジンの排気ガスの特徴として、未燃焼のＨＣが非常に多いことが挙げられるのであるが、従来より汎用的に用いられている４ストロークエンジン用の触媒を単に流用しただけでは、十分な浄化性能を得ることができない。また、２ストロークエンジンの排気ガスは、著しく高温となるため、高い耐熱性を有した触媒が要求されている。このように、種々のエンジン特性に合った触媒を得ることは極めて困難となっているのが実情である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、耐熱性を向上させ得るとともに種々エンジン特性に合致した浄化特性を容易に得ることができる触媒の製造方法及び触媒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、多孔質アルミナの細孔内に貴金属が担持される触媒の製造方法であって、ジルコニウムを含む水溶液を調製する第１水溶液調製工程と、前記多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第１水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第１ポアフィリング工程と、該第１ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する第１乾燥焼成工程と、貴金属を含む水溶液を調製する第２水溶液調製工程と、前記ジルコニアの層が形成された多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第２水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第２ポアフィリング工程と、該第２ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して前記ジルコニアが形成された当該細孔内に貴金属を担持させる第２乾燥焼成工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の触媒の製造方法において、前記第２水溶液調製工程における貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、前記第２乾燥焼成工程にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の触媒の製造方法において、前記第２水溶液調製工程で調製される水溶液内の前記ＰｄとＲｈとの重量比は、略２０：１とされるとともに、前記第２ポアフィリング工程におけるＰｄ及びＲｈの前記多孔質アルミナに対する含有量は、略１〜５重量％とされたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、多孔質アルミナの細孔内に貴金属が担持される触媒であって、ジルコニウムを含む水溶液を調製する第１水溶液調製工程と、前記多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第１水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第１ポアフィリング工程と、該第１ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する第１乾燥焼成工程と、貴金属を含む水溶液を調製する第２水溶液調製工程と、前記ジルコニアの層が形成された多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第２水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第２ポアフィリング工程と、該第２ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して前記ジルコニアが形成された当該細孔内に貴金属を担持させる第２乾燥焼成工程とを含む製造過程を経て得られたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の触媒において、前記第２水溶液調製工程における貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、前記第２乾燥焼成工程にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の触媒において、前記第２水溶液調製工程で調製される水溶液内の前記ＰｄとＲｈとの重量比は、略２０：１とされるとともに、前記第２ポアフィリング工程におけるＰｄ及びＲｈの前記多孔質アルミナに対する含有量は、略１〜５重量％とされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、耐熱性を向上させ得るとともに種々エンジン特性に合致した浄化特性を容易に得ることができる。即ち、ジルコニアの層が形成された多孔質アルミナの細孔内に貴金属が担持されたので、耐熱性を向上させることができ、且つ、第１ポアフィリング工程及び第２ポアフィリング工程を経ることにより、細孔内にジルコニアの層を形成した後、そのジルコニアの層が形成された細孔内に貴金属を担持させるので、ジルコニアの層を効率的に形成させることができるとともに、貴金属を所定の比率で同時に担持させることができ、種々エンジン特性に合致した浄化特性を容易に得ることができる。
【００１４】
また、第２水溶液調製工程における貴金属パラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、第２乾燥焼成工程にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させるようにすれば、高い浄化性能を維持しつつＲｈによってＰｄのシンタリングを抑制することができ、耐久性を向上させることができる。然るに、Ｐｄ及びＲｈをポアフィリング法により多孔質アルミナの細孔内に担持させることにより、当該細孔内に貴金属としてのＰｄ及びＲｈが効率的に担持され、効果的に作用させることができることから、白金（Ｐｔ）を貴金属として担持させなくても所望の浄化効果を得ることができる。
【００１５】
さらに、第２水溶液調製工程で調製される水溶液内のＰｄとＲｈとの重量比は、略２０：１とされるとともに、第２ポアフィリング工程におけるＰｄ及びＲｈの多孔質アルミナに対する含有量は、略１〜５重量％とされたので、白金（Ｐｔ）を貴金属として担持させなくても例えば２ストロークエンジンの排気ガスをより有効に浄化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る触媒の製造方法を示すフローチャート
【図２】同触媒の製造過程における多孔質アルミナの細孔内の状態を示す模式図
【図３】実施例１〜７及び比較例１、２についてのそれぞれのＨＣ浄化率を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る触媒は、例えば２ストロークエンジン（特に二輪車が搭載するエンジンや汎用エンジン）から排出される排気ガスを浄化するためのもので、図１に示すように、第１水溶液調製工程Ｓ１と、第１ポアフィリング工程Ｓ２と、第１乾燥焼成工程Ｓ３と、第２水溶液調製工程Ｓ４と、第２ポアフィリング工程Ｓ５と、第２乾燥焼成工程Ｓ６とを経て製造されたものである。なお、本実施形態に係る触媒は、図２（ａ）に示すように、細孔を有する多孔質アルミナＡから成り、その多孔質アルミナＡの細孔内に貴金属（パラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ））が担持されるものとされている。
【００１８】
第１水溶液調製工程Ｓ１は、ジルコニウムを含む水溶液を調製する工程であり、例えばジルコニウムを含む水溶液として硝酸ジルコニル水溶液を用いることができる。第１ポアフィリング工程Ｓ２は、多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に第１水溶液調製工程Ｓ１で得られた水溶液を充填する工程である。かかる第１ポアフィリング工程Ｓ２により、図２（ｂ）に示すように、多孔質アルミナＡの細孔内にジルコニウムを含む水溶液Ｂが充填されることとなる。
【００１９】
ここで、ポアフィリング法（第１ポアフィリング工程Ｓ２及び第２ポアフィリング工程Ｓ５で用いられるポアフィリング法）は、アルミナ担体（触媒担体）の細孔容積を測定し、その容積と同量の水溶液（本実施形態においては第１水溶液調製工程Ｓ１で得られた水溶液）を添加して混合・撹拌することにより当該アルミナ担体（触媒担体）の細孔内に毛細管現象を利用して充填させる方法をいう。而して、ポアフィリング法にてジルコニウムを含む水溶液（Ｂ）を細孔内に充填させるので、ジルコニアの層を当該細孔内に効率的に担持させることができる。
【００２０】
第１乾燥焼成工程Ｓ３は、第１ポアフィリング工程Ｓ２にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する工程である。即ち、第１ポアフィリング工程Ｓ２を経たアルミナ担体（触媒担体）を乾燥させ、例えば１１００℃で３〜１０時間程度焼成することにより、図２（ｃ）で示すように、アルミナ担体の細孔内にジルコニアの層（Ｂ’）（ＺｒＯ２−ＡｌＯ３）が形成される（細孔内をジルコニアの層（Ｂ’）で被覆した状態とする）のである。
【００２１】
然るに、第１乾燥焼成工程Ｓ３を経た後の状態においては、同図に示すように、多孔質アルミナＡ（触媒担体）の細孔内は、その壁面がジルコニアの層（Ｂ’）（ＺｒＯ２−ＡｌＯ３）で被覆（コーティング）された状態となっている。なお、第１乾燥焼成工程Ｓ３を経た多孔質アルミナＡは、ジルコニアの層（Ｂ’）が形成された後においても、約５０ｍ２／ｇ程度のＢＥＴ比表面積を有しており、後工程における第２ポアフィリング工程Ｓ５による水溶液の充填が可能とされている。
【００２２】
第２水溶液調製工程Ｓ４は、貴金属を含む水溶液を調製する工程であり、本実施形態においては、例えば当該貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成る（即ち、白金（Ｐｔ）を含まない）ものとされる。これにより、後工程である第２乾燥焼成工程Ｓ６にてＰｄ及びＲｈを多孔質アルミナＡ（触媒担体）の細孔内に同時に担持させることができる。
【００２３】
第２ポアフィリング工程Ｓ５は、ジルコニアの層（Ｂ’）が形成された多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に第２水溶液調製工程Ｓ４で得られた水溶液を充填する工程である。かかる第２ポアフィリング工程Ｓ５により、図２（ｄ）に示すように、ジルコニアの層（Ｂ’）が形成された多孔質アルミナＡの細孔内に貴金属（パラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ））を含む水溶液Ｃが充填されることとなる。
【００２４】
第２乾燥焼成工程Ｓ６は、第２ポアフィリング工程Ｓ５にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成してジルコニアが形成された当該細孔内に貴金属を担持させる工程である。即ち、第２ポアフィリング工程Ｓ５を経たアルミナ担体（触媒担体）を乾燥させ、例えば３００〜６００℃で焼成することにより、図２（ｅ）で示すように、ジルコニアの層（Ｂ’）（ＺｒＯ２−ＡｌＯ３）が形成されたアルミナ担体の細孔内に貴金属Ｃ’が形成される（ジルコニアの層上に貴金属が形成される）のである。
【００２５】
上記一連の工程（Ｓ１〜Ｓ６）を経て得られた触媒は、例えばセラミックや金属或いは湿式抄造法にて得られたシート状のハニカム構造体に担持されて使用され得る排気ガス浄化用の触媒とされる。特に本実施形態に係る上記工程は、ポアフィリング工程が２回行われるものとされ、それぞれの工程でアルミナ担体の細孔内にジルコニアの層（Ｂ’）（ＺｒＯ２−ＡｌＯ３）及び貴金属Ｃ’（本実施形態においてはパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ））が担持されるようになっている。
【００２６】
本実施形態によれば、耐熱性を向上させ得るとともに種々エンジン特性に合致した浄化特性を容易に得ることができる。即ち、ジルコニアの層（Ｂ’）が形成された多孔質アルミナの細孔内に貴金属（貴金属Ｃ’）が担持されたので、耐熱性を向上させることができ、且つ、第１ポアフィリング工程Ｓ２及び第２ポアフィリング工程Ｓ５を経ることにより、細孔内にジルコニアの層（Ｂ’）を形成した後、そのジルコニアの層が形成された細孔内に貴金属Ｃ’（パラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ））を担持させるので、ジルコニアの層を効率的に形成させることができるとともに、貴金属を所定の比率で同時に担持させることができ、種々エンジン特性に合致した浄化特性を容易に得ることができる。
【００２７】
また、第２水溶液調製工程Ｓ４における貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、第２乾燥焼成工程Ｓ６にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させるようにしているので、高い浄化性能を維持しつつＲｈによってＰｄのシンタリングを抑制することができ、耐久性を向上させることができる。然るに、Ｐｄ及びＲｈをポアフィリング法により多孔質アルミナの細孔内に担持させることにより、当該細孔内に貴金属としてのＰｄ及びＲｈが効率的に担持され、効果的に作用させることができることから、白金（Ｐｔ）を貴金属として担持させなくても所望の浄化効果を得ることができる。
【００２８】
さらに、第２水溶液調製工程Ｓ６で調製される水溶液内のＰｄとＲｈとの重量比は、略２０：１とされるとともに、第２ポアフィリング工程Ｓ５におけるＰｄ及びＲｈの多孔質アルミナＡに対する含有量は、略１〜５重量％とされたので、白金（Ｐｔ）を貴金属として担持させなくても例えば２ストロークエンジンの排気ガスをより有効に浄化させることができる。
【００２９】
上記実施形態においては、第２水溶液調製工程Ｓ４における貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、第２乾燥焼成工程Ｓ６にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させているが、これら貴金属を他の任意金属（触媒として機能する貴金属）に代えることができる。任意貴金属を選択して担持させることにより、所望の浄化特性に設定でき、種々エンジン特性に合致した浄化特性をより容易に得ることができる。
【００３０】
次に、本発明における浄化特性を示すための実験結果について、実施例を用いて説明する。
（実施例１）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
市販のγ−アルミナ粉末を１００ｇ、硝酸ジルコニル・２水和物を５４ｇ、精製水を７０ｇをそれぞれ秤量した後、硝酸ジルコニル・２水和物を精製水に溶解させて水溶液を得た（第１水溶液調製工程）。かかる水溶液をポアフィリング法によりアルミナ担体（多孔質アルミナ）の細孔内に充填させ（第１ポアフィリング工程）、１１０℃に保持した乾燥器で６時間乾燥させた後、１１００℃で５時間焼成した（第１乾燥焼成工程）。
【００３１】
そして、上記焼成で得られたアルミナ担体を１００ｇ、ジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）を３６．４ｇ、硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）を３．３ｇをそれぞれ秤量した後、ジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）と硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）とを混ぜ合わせて水溶液を得る（第２水溶液調製工程）とともに、その水溶液をアルミナ担体の細孔内に充填させる（第２ポアフィリング工程）。
【００３２】
その後、１１０℃で６時間乾燥した後、６００℃で４時間焼成する（第２乾燥焼成工程）ことにより、アルミナ担体（触媒担体）に対する貴金属の濃度がＰｄで３％、Ｒｈで０．１５％とされた触媒を得ることができた。このようにして得られた触媒をアルミナゾルと共に混合撹拌して触媒溶液を得るとともに、当該触媒溶液にハニカム構造体を浸漬させた後、乾燥焼成することにより実施例１を得た。なお、触媒溶液への浸漬により、触媒担体（アルミナ担体）１ｃｍ３あたりの貴金属の担持量が０．００２６ｇ（７０ｇ／ｆｔ３）とされた。
【００３３】
（実施例２）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
第１乾燥焼成工程における焼成温度を１２００℃とした以外は、実施例１と同一工程にて得られた触媒である。
【００３４】
（実施例３）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
第１乾燥焼成工程における焼成温度を９００℃とした以外は、実施例１と同一工程にて得られた触媒である。
【００３５】
（実施例４）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（５０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
第１水溶液調製工程で秤量される硝酸ジルコニル・２水和物を１３５ｇとした以外は、実施例１と同一工程にて得られた触媒である。
【００３６】
（実施例５）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（５ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
第１水溶液調製工程で秤量される硝酸ジルコニル・２水和物を１３．５ｇとした以外は、実施例１と同一工程にて得られた触媒である。
【００３７】
（実施例６）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
第２水溶液調製工程で秤量されるジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）を６０．８ｇ、硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）を５．５ｇとした以外は、実施例１と同一工程にて得られた触媒である。
【００３８】
（実施例７）：Ｐｄ、Ｒｈ、ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
第２水溶液調製工程で秤量されるジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）を１２．２ｇ、硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）を１．１ｇとした以外は、実施例１と同一工程にて得られた触媒である。
【００３９】
（比較例１）：Ｐｄ−ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３＋Ｒｈ−ＺｒＯ２（２０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３
市販のγ−アルミナ粉末を１００ｇ、硝酸ジルコニル・２水和物を５４ｇをそれぞれ秤量した後、硝酸ジルコニル・２水和物を１５０ｍｌの精製水に溶解させて水溶液を得るとともに、当該水溶液にアルミナ担体を浸して含浸法を行うことによりジルコニアを担持させた。その後、ジルコニアが担持されたアルミナ担体を１１０℃に保持した乾燥器で６時間乾燥させた後、１１００℃で５時間焼成した。
【００４０】
そして、上記焼成で得られたアルミナ担体を５０ｇ、ジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）を１８．２ｇそれぞれ秤量し、ジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）に精製水７０ｍｌを加えて水溶液を得るとともに、当該水溶液にアルミナ担体を浸して含浸法を行うことによりＰｄを担持させた。同様に、上記焼成で得られたアルミナ担体を５０ｇ、硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）を１．６５ｇそれぞれ秤量し、硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）に精製水７０ｍｌを加えて水溶液を得るとともに、当該水溶液にアルミナ担体を浸して含浸法を行うことによりＲｈを担持させた。
【００４１】
その後、両触媒とも６時間乾燥した後、６００℃で４時間焼成することにより、アルミナ担体（触媒担体）に対する貴金属の濃度がＰｄで３％、Ｒｈで０．１５％とされた触媒を得ることができた。このようにして得られた触媒をアルミナゾルと共に混合撹拌して触媒溶液を得るとともに、当該触媒溶液にハニカム構造体を浸漬させた後、乾燥焼成することにより比較例１を得た。なお、触媒溶液への浸漬により、触媒担体（アルミナ担体）１ｃｍ３あたりの貴金属の担持量が０．００２６ｇ（７０ｇ／ｆｔ３）とされた。
【００４２】
（比較例２）：従来の触媒担体
市販のγ−アルミナ粉末を１００ｇ、ジニトロジアンミンＰｄ硝酸溶液（８．５％）を２４ｇ、硝酸Ｒｈ溶液（４．５％）を２．２ｇ、ジニトロジアンミンＰｔ硝酸溶液（４．５％）を１１．１ｇをそれぞれ秤量した後、貴金属溶液の２倍量の精製水をアルミナ粉末に加え、撹拌しながら加熱して貴金属（Ｐｄ、Ｒｈ）を固着させた。その後、得られた粉末を１１０℃で６時間乾燥した後、６００℃で４時間焼成した。このようにして得られた触媒担体をアルミナゾルと共に混合撹拌して触媒溶液を得るとともに、当該触媒溶液にハニカム構造体を浸漬させた後、乾燥焼成することにより比較例２を得た。なお、触媒溶液への浸漬により、触媒担体（アルミナ担体）１ｃｍ３あたりの貴金属の担持量が０．００２６ｇ（７０ｇ／ｆｔ３）とされた。
【００４３】
（実験）
各触媒を担持させたハニカム構造体（実施例１〜７及び比較例１、２）を２ストロークエンジン（排気量２５ｃｃ）の排気系に取り付け、エンジンを全開（７０００ｒｐｍ）で１時間駆動させることによりエージングを行った。その後、当該エンジンの排気系に触媒が担持されていないハニカム構造体を取り付け、排気ガス（ＨＣ）を測定して比較する実験を行った。かかる実験結果を図３のグラフに示した。
【００４４】
同図のグラフに示すように、本発明に係る実施例１〜７は、比較例１、２の何れに対してもＨＣの浄化率が高く、当該ＨＣ浄化性能の優位性が分かる。また、実施例１と実施例２及び実施例３とを比較することにより、焼成温度には適温があることが分かり、高温で焼成すると比表面積が低下するため浄化性能が低下するとともに、低温で焼成すると耐熱性が不足することが分かる。
【００４５】
さらに、実施例１と実施例４及び実施例５とを比較することにより、担持させるジルコニアには適正量があることが分かり、ジルコニアが過多であると細孔容積の減少や細孔の閉塞などの弊害が生じている可能性があるとともに、ジルコニアの担持量が少ないと、細孔内を十分にジルコニアで被覆できないことが分かる。また更に、実施例１と実施例６及び実施例７とを比較することにより、担持させる貴金属には適正濃度があることが分かり、当該貴金属の担持濃度が濃いと貴金属のシンタリングによる性能低下が生じ易いとともに、当該貴金属の担持濃度が薄いと触媒担体（多孔質アルミナ）の表面で働く貴金属粒子が減少して性能低下が生じる虞があることが分かる。なお、実施例１と比較例１とを比較することにより、ポアフィリング法により水溶液を充填させることによる優位性が分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
ジルコニウムを含む水溶液を調製する第１水溶液調製工程と、多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に第１水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第１ポアフィリング工程と、第１ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する第１乾燥焼成工程と、貴金属を含む水溶液を調製する第２水溶液調製工程と、ジルコニアの層が形成された多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に第２水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第２ポアフィリング工程と、第２ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成してジルコニアが形成された当該細孔内に貴金属を担持させる第２乾燥焼成工程とを有する触媒の製造方法又は上記工程を含む製造過程を経て得られた触媒であれば、他の形態に適用したものであってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
Ｓ１ 第１水溶液調製工程
Ｓ２ 第１ポアフィリング工程
Ｓ３ 第１乾燥焼成工程
Ｓ４ 第２水溶液調製工程
Ｓ５ 第２ポアフィリング工程
Ｓ６ 第２乾燥焼成工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質アルミナの細孔内に貴金属が担持される触媒の製造方法であって、
ジルコニウムを含む水溶液を調製する第１水溶液調製工程と、
前記多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第１水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第１ポアフィリング工程と、
該第１ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する第１乾燥焼成工程と、
貴金属を含む水溶液を調製する第２水溶液調製工程と、
前記ジルコニアの層が形成された多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第２水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第２ポアフィリング工程と、
該第２ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して前記ジルコニアが形成された当該細孔内に貴金属を担持させる第２乾燥焼成工程と、
を有することを特徴とする触媒の製造方法。
【請求項２】
前記第２水溶液調製工程における貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、前記第２乾燥焼成工程にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させることを特徴とする請求項１記載の触媒の製造方法。
【請求項３】
前記第２水溶液調製工程で調製される水溶液内の前記ＰｄとＲｈとの重量比は、略２０：１とされるとともに、前記第２ポアフィリング工程におけるＰｄ及びＲｈの前記多孔質アルミナに対する含有量は、略１〜５重量％とされたことを特徴とする請求項２記載の触媒の製造方法。
【請求項４】
多孔質アルミナの細孔内に貴金属が担持される触媒であって、
ジルコニウムを含む水溶液を調製する第１水溶液調製工程と、
前記多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第１水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第１ポアフィリング工程と、
該第１ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する第１乾燥焼成工程と、
貴金属を含む水溶液を調製する第２水溶液調製工程と、
前記ジルコニアの層が形成された多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第２水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第２ポアフィリング工程と、
該第２ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して前記ジルコニアが形成された当該細孔内に貴金属を担持させる第２乾燥焼成工程と、
を含む製造過程を経て得られたことを特徴とする触媒。
【請求項５】
前記第２水溶液調製工程における貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、前記第２乾燥焼成工程にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させることを特徴とする請求項４記載の触媒。
【請求項６】
前記第２水溶液調製工程で調製される水溶液内の前記ＰｄとＲｈとの重量比は、略２０：１とされるとともに、前記第２ポアフィリング工程におけるＰｄ及びＲｈの前記多孔質アルミナに対する含有量は、略１〜５重量％とされたことを特徴とする請求項５記載の触媒。
【請求項１】
多孔質アルミナの細孔内に貴金属が担持される触媒の製造方法であって、
ジルコニウムを含む水溶液を調製する第１水溶液調製工程と、
前記多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第１水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第１ポアフィリング工程と、
該第１ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する第１乾燥焼成工程と、
貴金属を含む水溶液を調製する第２水溶液調製工程と、
前記ジルコニアの層が形成された多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第２水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第２ポアフィリング工程と、
該第２ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して前記ジルコニアが形成された当該細孔内に貴金属を担持させる第２乾燥焼成工程と、
を有することを特徴とする触媒の製造方法。
【請求項２】
前記第２水溶液調製工程における貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、前記第２乾燥焼成工程にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させることを特徴とする請求項１記載の触媒の製造方法。
【請求項３】
前記第２水溶液調製工程で調製される水溶液内の前記ＰｄとＲｈとの重量比は、略２０：１とされるとともに、前記第２ポアフィリング工程におけるＰｄ及びＲｈの前記多孔質アルミナに対する含有量は、略１〜５重量％とされたことを特徴とする請求項２記載の触媒の製造方法。
【請求項４】
多孔質アルミナの細孔内に貴金属が担持される触媒であって、
ジルコニウムを含む水溶液を調製する第１水溶液調製工程と、
前記多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第１水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第１ポアフィリング工程と、
該第１ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して当該細孔内にジルコニアの層を形成する第１乾燥焼成工程と、
貴金属を含む水溶液を調製する第２水溶液調製工程と、
前記ジルコニアの層が形成された多孔質アルミナの細孔にて生じる毛細管現象を利用したポアフィリング法により当該細孔内に前記第２水溶液調製工程で得られた水溶液を充填する第２ポアフィリング工程と、
該第２ポアフィリング工程にて細孔内に水溶液が充填された多孔質アルミナを乾燥及び焼成して前記ジルコニアが形成された当該細孔内に貴金属を担持させる第２乾燥焼成工程と、
を含む製造過程を経て得られたことを特徴とする触媒。
【請求項５】
前記第２水溶液調製工程における貴金属はパラジウム（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）から成り、前記第２乾燥焼成工程にてＰｄ及びＲｈを同時に担持させることを特徴とする請求項４記載の触媒。
【請求項６】
前記第２水溶液調製工程で調製される水溶液内の前記ＰｄとＲｈとの重量比は、略２０：１とされるとともに、前記第２ポアフィリング工程におけるＰｄ及びＲｈの前記多孔質アルミナに対する含有量は、略１〜５重量％とされたことを特徴とする請求項５記載の触媒。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１８７５０３（Ｐ２０１２−１８７５０３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２６５５（Ｐ２０１１−５２６５５）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００１２８１７５）株式会社エフ・シー・シー (109)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００１２８１７５）株式会社エフ・シー・シー (109)
【Ｆターム（参考）】
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