(57)【要約】【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過度の吸引によるシンタリング促進を防止して、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】  触媒金属粒子１２を表面に担持し、該触媒金属粒子１２に作用する磁力Ｆを発生する強磁性粒子１４を内部に含む排気ガス浄化用触媒１００において、上記強磁性粒子１４による磁束密度が、上記表面から１ｃｍの範囲内で２．０×１０-4Ｔ以上、０．０１Ｔ未満であることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒金属粒子を表面に担持し、該触媒金属粒子に作用する磁力を発生する強磁性粒子を内部に含む排気ガス浄化用触媒において、
上記強磁性粒子による磁束密度が、上記表面から１ｃｍの範囲内で２．０×１０-4Ｔ以上、０．０１Ｔ未満である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ガス中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを分解除去して排ガスを浄化するための触媒は、基材と、該基材上の触媒担体層と、該触媒担体層上の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、磁性体粉末を触媒担体中に混入させ、または、触媒貴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、磁性体粉末粒子の個々に触媒貴金属粒子を磁力で吸引固定することにより拘束して、触媒貴金属粒子の移動を抑止可能と考えられる。その際、磁性体粒子による磁束密度を触媒表面から１ｃｍの範囲内で０．０１Ｔ以上することが提案されている。
【０００６】
しかし、上記磁束密度では、1個の磁性体粒子が触媒表面の複数の触媒金属粒子を引きつけてしまいうため、却って触媒金属粒子のシンタリングが促進され、高温での触媒活性を維持できない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過度の吸引によるシンタリング促進を防止して、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、触媒金属粒子を表面に担持し、該触媒金属粒子に作用する磁力を発生する強磁性粒子を内部に含む排気ガス浄化用触媒において、
上記強磁性粒子による磁束密度が、上記表面から１ｃｍの範囲内で２．０×１０-4Ｔ以上、０．０１Ｔ未満である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、強磁性粒子による磁束密度を、個々の触媒金属粒子の移動を抑止するのに必要な吸引作用を確保する大きさとし、同時に、過剰な吸引を防止した範囲としたので、強磁性粒子の磁力による本来のシンタリング防止効果が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
触媒金属粒子の移動を抑止するには、触媒表面から１ｃｍの範囲内での磁束密度を２．０×１０-4Ｔ以上とする必要がある。これは下記の関係から導出される。
【００１２】
すなわち、P.Wynblatt, Progress in Solid State Chemistry, vol. 9, pp.21-58 (1975)によると、拡散による触媒金属粒子の移動力は下記式（１）により表される。
【００１３】
Ｆ＝Ｖ／Ｄｐ×ｋＴ（Ｎ）・・・・（１）
Ｆ：触媒金属粒子の移動力
Ｖ：移動速度
Ｄｐ：拡散係数
Ｔ：温度
ｋ：ボルツマン定数
また、磁気吸引力は次式（２）で表される。
【００１４】
Ｂ（Ｔ）＝（Ｆ×Ｓ／２Ｕ0）1/2・・・・（２）
Ｂ：磁気吸引力
Ｓ：粒子表面積
Ｕ0：透磁率
触媒金属をＰｔで代表させ、温度Ｔを６００℃として、拡散係数Ｄｐ＝１．５×１０-10（ｍ2／sec）、平均移動速度Ｖ＝１．８３×１０-11（ｍ／sec）、ボルツマン定数ｋ＝１．３８×１０-23（Ｊ／Ｋ）の各値を用いると、上記の式（１）から駆動力Ｆは、
駆動力：Ｆ＝１．４７×１０-21（Ｎ）
と求まる。
【００１５】
上記の式（２）において、Ｆ＝１．４７×１０-21（Ｎ）と置くと、Ｐｔ粒子（径２．５ｎｍ）１個の表面積Ｓ＝４．９×１０-14（ｃｍ2）、透磁率＝１として、残留磁束密度Ｂすなわち磁気吸引力は、
磁束密度：Ｂ＝２．４５×１０-4（Ｔ）
として求まる。
【００１６】
この磁束密度（磁気吸引力）Ｂの値はＰｔ粒子の移動力Ｆと釣り合った状態である。したがって、Ｐｔ粒子の移動を阻止するには、
Ｂ＞２．４５×１０-4（Ｔ）
でなくてはならない。
【００１７】
種々の触媒金属粒子について移動を阻止するには、磁束密度Ｂを２．０×１０-4Ｔ以上とする必要である。ただし、磁束密度が大きすぎると複数の触媒金属粒子の凝集が起きてしまい、却ってシンタリングが促進されるので、磁束密度Ｂは０．０１Ｔ未満とする必要がある。磁力による触媒金属粒子に対する吸引固定作用は触媒表面から１ｃｍの範囲内で考えれば十分であるから、磁束密度Ｂは触媒表面から１ｃｍの範囲内で２．０×１０-4Ｔ以上、０．０１Ｔ未満とする。
【００１８】
強磁性粒子は、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。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
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】
【００２１】
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。
【００２２】
（１）触媒担持層用スラリーの調製
触媒金属を直接担持する触媒担持媒体としてのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末１５０ｇ、強磁性粒子としてのＢａフェライト（ＢａＯ・６Ｆｅ2Ｏ3）粉末５０ｇ、硝酸アルミニウム９水塩（Ａｌ（ＮＯ3）3・９Ｈ2Ｏ）の４０wt％水溶液７２ｇ、イオン交換水２１０ｇを混合、攪拌して触媒担持層用スラリーを調製した。
【００２３】
（２）このスラリーを、コージェライト製ハニカム基材テストピース（寸法：φ３０ｍｍ×Ｌ５０ｍｍ）の被覆した。被覆量はテストピース１個当り固形分で７ｇ（２００ｇ／Ｌ触媒）とした。従来と同様の条件で乾燥および焼成して、Ｂａフェライト粒子含有多孔質触媒担持層を備えた触媒担体を得た。
【００２４】
（３）ジニトロジアミンＰｔ溶液を用いて、触媒金属としてＰｔを触媒１Ｌ当り２ｇとなるように、上記のＢａフェライト含有多孔質触媒担持層に担持させた。従来と同様の条件で乾燥および焼成して、排気ガス浄化用触媒を得た。
【００２５】
（４）着磁処理
テストピースの横方向から１５ｋＯｅの磁界を印加して着磁させた。
【００２６】
これにより、コージェライト基材表面に、強磁性粒子としてのＢａフェライト粒子を含有した多孔質触媒担持層を備え、この多孔質触媒担持層上に触媒金属粒子としてのＰｔ粒子を担持した本発明による排気ガス浄化用触媒が完成した。
【００２７】
図１（１）に示すように、上記のようにして得られた本発明の排気ガス浄化用触媒１００は、触媒担持層１０上に担持された触媒金属粒子１２が、触媒担持層１０内に分散している強磁性粒子１４によって本発明の規定範囲内の適度な強さの磁力Ｆを受けるので、個々の触媒金属粒子１２が相互に分離した状態で吸引固定されて移動を拘束され、高温においても高分散状態を維持し、高い触媒活性を発揮できる。
【００２８】
これに対して図１（２）に示すように、従来の排気ガス浄化用触媒２００は、触媒金属粒子１２に対して強磁性粒子１４から過剰な磁力Ｆ’が作用するため、複数個（図示の例では４個）の触媒金属粒子１２が１個の強磁性粒子１４に吸引されて凝集してしまうことが避けられないため、却ってシンタリングが促進され、高温において高分散状態が維持できず、触媒活性が低下してしまう。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
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過度の吸引によるシンタリング促進を防止して、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】
【００３０】
【図１】図１は、（１）本発明により強磁性粒子の磁力を適正化した排気ガス浄化用触媒と（２）従来の排気ガス浄化用触媒とについて、触媒金属粒子の挙動を比較して模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００    本発明の排気ガス浄化用触媒
２００    従来の排気ガス浄化用触媒
１０    触媒担持層
１２    触媒金属粒子
１４    強磁性粒子
Ｆ    適正な強度範囲内の磁力
【図１】
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