(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの底面を有する筒形であり、かつハニカム形状である担体基材と、前記担体基材の表面に形成された貴金属を担持したジルコニアを主体とする第一触媒層と、前記２つの底面のうちの一方の底面側のみの前記第一触媒層の上に形成された貴金属を担持した活性アルミナを主体とする第二触媒層とを具備する触媒部材。
【請求項２】
前記第二触媒層の貴金属担持濃度が、前記第一触媒層の貴金属担持濃度よりも高い請求項１記載の触媒部材。
【請求項３】
前記第一触媒層と前記第二触媒層の間に主に貴金属を担持しない金属酸化物からなる中間層を具備する請求項１または２記載の触媒部材。
【請求項４】
前記第一触媒層の貴金属はＰｄであり、前記第二触媒層の貴金属はＰｄである請求項３に記載の触媒部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に灯油等の液体燃料や都市ガス等の気体燃料を触媒燃焼させるために使用する燃焼用触媒部材、あるいは各種住宅設備機器、自動車等から発生する排気ガス浄化、脱臭等に用いられる浄化用触媒部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような用途の触媒部材には、主に貴金属を担持した活性アルミナ層をハニカム状等の担体基材上に形成したものが用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような活性アルミナに貴金属を担持させた触媒部材は、活性アルミナ上に貴金属が高分散されている。そのため、上記触媒部材を燃焼や高濃度ガスの酸化浄化等に用いた場合、比較的高速で酸化反応が進行し、触媒部材の温度は急激に上昇するため、貴金属の焼結や蒸散により、触媒性能の劣化は避けられないものであった。一方、ジルコニア等の比表面積の小さな担体を用い、その担体の表面に粒子径の大きな貴金属を担持させることにより、触媒性能の劣化度合いを小さくした例もあるが、貴金属の比表面積が小さいために用途によっては未反応ガス成分のスリップを招いていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の触媒部材は、２つの底面を有する筒形であり、かつハニカム形状である担体基材と、前記担体基材の表面に形成された貴金属を担持したジルコニアを主体とする第一触媒層と、前記２つの底面のうちの一方の底面側のみの前記第一触媒層の上に形成された貴金属を担持した活性アルミナを主体とする第二触媒層とを具備するものである。担体基材上にジルコニアを担体とする第一触媒層を有することによって、酸化反応によって触媒部材の温度が上昇しても触媒性能の熱劣化を抑制することができる。さらに、触媒反応による温度上昇が小さい部分が触媒部材下流側である場合には、この下流側に活性アルミナを担体とする第二触媒層を設けることにより、上流側の第一触媒層においてスリップしたガスを浄化するものである。触媒部材上流側でスリップしたガスは、下流側に形成された活性アルミナを担体とする高活性の第二触媒層により浄化される。さらに、第二触媒層の下には第一触媒層が配されており、第二触媒層を透過したガスは第一触媒層と接触するため、触媒部材の下流側は優れた活性を示す。また、活性の高い第二触媒層でわずかに反応が生じ、発熱することで、燃料ガスを予熱し、主燃焼部の燃焼を容易にする。ガス流速や空気過剰率（実空気量／燃料に対する化学量論比の空気量）が比較的小さい場合には、触媒部材の温度は上流側が高くなるため、高活性の第二触媒層は下流側、すなわち低温側に設けられる。一方、ガス流速や空気過剰率が大きい場合には、流れ方向の中心から下流にかけて触媒部材の温度が高くなるため、第二触媒層は上流側に設ける。
【０００５】
また、前記第二触媒層の貴金属担持濃度が、前記第一触媒層の貴金属担持濃度よりも高いことが好ましい。これにより、より低い温度の場合でも反応率を高くすることができる。
さらに、前記第一触媒層と前記第二触媒層の間に主に貴金属を担持しない金属酸化物からなる中間層を具備することが好ましい。対象とするガス成分に対する反応選択性を考慮して、例えばＰｔを貴金属触媒とした第一触媒層の上に、Ｐｄを貴金属触媒とした第二触媒層を直接形成した場合には、両層の界面に合金が形成され、それによってそれぞれの触媒層の触媒活性が阻害されることがあるが、第一触媒層と第二触媒層の間に貴金属を担持しない金属酸化物からなる中間層を設けることにより、異なった貴金属同士の反応を防止することができる。
【０００６】
また、第一触媒層の貴金属はＰｄであり、第二触媒層の貴金属はＰｄであることが好ましい。触媒金属にＰｄを用いることにより、特に、メタン等の炭素数の少ない炭化水素に対して効果が大きい。また、第一触媒層と第二触媒層の間に貴金属を担持しない活性アルミナを主体とする中間層を形成することにより、Ｐｄを担持したジルコニアとＰｄを担持した活性アルミナはそれぞれ単独の活性を示し、特に、低温時の触媒活性に優れる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
［実施例１］
酸化ジルコニウム粉末をジニトロジアンミンパラジウム水溶液に浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、酸化ジルコニウム表面にパラジウムを２ｗｔ％担持したＰｄ／ジルコニア触媒粉末を作製した。このＰｄ／ジルコニア触媒粉末１００ｇおよびジルコニアゾル（固形分３０ｗｔ％）７ｇを水１００ｇに分散させたスラリーを調製した。
直径５０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒形で、平方インチ当たり４００セルの空孔を有するコージェライト製のハニカム状担体基材を、このスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって第一触媒層を形成した。この付着量は６ｇであった。
一方、γ−アルミナ粉末をジニトロジアンミンパラジウム水溶液に浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、γ−アルミナ表面にＰｄを２ｗｔ％担持したＰｄ／γ−アルミナ触媒粉末を作製した。このＰｄ／γ−アルミナ触媒粉末１００ｇ、アルミナゾル（固形分２０ｗｔ％）１０ｇおよび硝酸アルミニウム１２ｇを水１６０ｇに分散させたスラリーを調製した。
第一触媒層２を担持した円筒形のハニカム状担体基材１を、底面から１０ｍｍの位置までこのスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって第二触媒層３を形成し、図１に示す触媒部材を得た。この第二触媒層３の付着量は３ｇであった。
図１の（ａ）は円筒形触媒部材の正面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ（ａ）中の点Ｂおよび点Ｃの拡大した縦断面図である。担体基材１の表面はＰｄ／ジルコニア触媒粉末を含む第一触媒層２で被覆されており、担体基材１の底面より１０ｍｍの位置までは、さらにその上に、Ｐｄ／γ−アルミナ触媒粉末を含む第二触媒層３が形成されている。
【０００８】
［実施例２］
酸化ジルコニウム粉末をジニトロジアンミンパラジウム水溶液に浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、酸化ジルコニウム表面にＰｄを２ｗｔ％担持したＰｄ／ジルコニア触媒粉末を作製した。このＰｄ／ジルコニア触媒粉末１００ｇおよびジルコニアゾル（固形分３０ｗｔ％）７ｇを水１００ｇに分散させたスラリーを調製した。
直径５０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒形で、平方インチ当たり４００セルの空孔を有するコージェライト製のハニカム状担体基材を、このスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって第一触媒層を形成した。この付着量は６ｇであった。
一方、γ−アルミナ粉末をジニトロジアンミンパラジウム水溶液に浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、γ−アルミナ表面にＰｄを８ｗｔ％担持したＰｄ／γ−アルミナ触媒粉末を作製した。このＰｄ／γ−アルミナ触媒粉末１００ｇ、アルミナゾル（固形分２０ｗｔ％）１０ｇおよび硝酸アルミニウム１２ｇを水２５０ｇに分散させたスラリーを調製した。
第一触媒層を担持したハニカム状担体基材を、底面から２．５ｍｍの位置まで、このスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって第二触媒層３を形成した。この付着量は０．７５ｇであった。このようにして、図２に示す触媒部材を得た。図２の（ａ）は円筒形触媒部材の正面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、（ａ）中の点Ｂおよび点Ｃの拡大した縦断面図である。担体基材１の表面はＰｄ／ジルコニア触媒粉末を含む第一触媒層２で被覆されており、さらに担体基材１の底面より２．５ｍｍの位置までは、その上にＰｄ／γ−アルミナ触媒粉末を含む第二触媒層３が形成されている。
【０００９】
［実施例３］
酸化ジルコニウム粉末をジニトロジアンミンパラジウム水溶液に浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、酸化ジルコニウム表面にＰｄを２ｗｔ％担持したＰｄ／ジルコニア触媒粉末を作製した。このＰｄ／ジルコニア触媒粉末１００ｇおよびジルコニアゾル（固形分３０ｗｔ％）７ｇを水１００ｇに分散させたスラリーを調製した。
直径５０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒形で、平方インチ当たり４００セルの空孔を有するコージェライト製のハニカム状担体基材を、このスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって第一触媒層を形成した。この付着量は６ｇであった。
一方、γ−アルミナ粉末をジニトロジアンミン白金水溶液に浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、γ−アルミナ表面にＰｔを２ｗｔ％担持したＰｔ／γ−アルミナ触媒粉末を作製した。このＰｔ／γ−アルミナ触媒粉末１００ｇ、アルミナゾル（固形分２０ｗｔ％）１０ｇおよび硝酸アルミニウム１２ｇを水１６０ｇに分散させたスラリーを調製した。
第一触媒層２を設けたハニカム状の担体基材１を、底面から１０ｍｍの位置までこのスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、第一触媒層２上に第二触媒層３を形成した。この付着量は３ｇであった。このようにして図１に示す触媒部材を得た。
【００１０】
［実施例４］
酸化ジルコニウム粉末をジニトロジアンミンパラジウム水溶液に浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、酸化ジルコニウム表面にＰｄを２ｗｔ％担持したＰｄ／ジルコニア触媒粉末を作製した。このＰｄ／ジルコニア触媒粉末１００ｇおよびジルコニアゾル（固形分３０ｗｔ％）７ｇを水１００ｇに分散させたスラリーを調製した。
直径５０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒形で、平方インチ当たり４００セルの空孔を有するコージェライト製のハニカム状担体基材を、このスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって第一触媒層を形成した。この付着量は６ｇであった。
一方、酸化ジルコニウム１００ｇおよびジルコニアゾル（固形分３０ｗｔ％）７ｇを水１００ｇに分散させたスラリーを調製した。
第一触媒層を形成したハニカム状担体基材を、底面から１０ｍｍの位置までこのスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって中間層を形成した。この付着量は１ｇであった。
γ−アルミナ粉末を、ジニトロジアンミン白金水溶液に浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、γ−アルミナ表面にＰｔを２ｗｔ％担持したＰｔ／γ−アルミナ触媒粉末を作製した。このＰｔ／γ−アルミナ触媒粉末１００ｇ、アルミナゾル（固形分２０ｗｔ％）１０ｇおよび硝酸アルミニウム１２ｇを水１６０ｇに分散させたスラリーを調製した。
第一触媒層２および酸化ジルコニウムからなる中間層４を設けたハニカム状担体基材１を、底面から１０ｍｍの位置までこのスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、中間層４上に第二触媒層３を形成した。この付着量は３ｇであった。このようにして図３に示す触媒部材を得た。図３の（ａ）はこのようにして得られた円筒形触媒部材の正面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ（ａ）中の点Ｂおよび点Ｃの拡大した縦断面図である。担体基材１の表面はＰｄ／ジルコニア触媒粉末を含む第一触媒層２で被覆されており、担体基材１の底面より１０ｍｍの位置までは、その表面に貴金属を担持しない中間層４が形成され、さらに中間層４の上にはＰｔ／γ−アルミナ触媒粉末を含む第二触媒層３が形成されている。
【００１１】
［実施例５］
酸化ジルコニウム粉末をジニトロジアンミンパラジウム水溶液に浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、酸化ジルコニウム表面にＰｄを２ｗｔ％担持したＰｄ／ジルコニア触媒粉末を作製した。このＰｄ／ジルコニア触媒粉末１００ｇおよびジルコニアゾル（固形分３０ｗｔ％）７ｇを水１００ｇに分散させたスラリーを調製した。
直径５０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒形で、平方インチ当たり４００セルの空孔を有するコージェライト製のハニカム状担体基材を、このスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって第一触媒層を形成した。この付着量は６ｇであった。
一方、酸化ジルコニウム粉末１００ｇおよびジルコニアゾル（固形分３０ｗｔ％）７ｇを水１００ｇに分散させたスラリーを調製した。
第一触媒層を作製したハニカム状担体基材を、底面から１０ｍｍの位置までこのスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって中間層を形成した。この付着量は１ｇであった。
γ−アルミナ粉末をジニトロジアンミンパラジウム水溶液に浸漬し、乾燥した、５００℃で１時間焼成することによって、γ−アルミナ表面にＰｄを２ｗｔ％担持したＰｄ／γ−アルミナ触媒粉末を作製した。このＰｄ／γ−アルミナ触媒粉末１００ｇ、アルミナゾル（固形分２０ｗｔ％）１０ｇおよび硝酸アルミニウム１２ｇを水１６０ｇに分散させたスラリーを調製した。
この第一触媒層２上に酸化ジルコニウムからなる中間層４を設けたハニカム状担体基材１を、底面から１０ｍｍの位置までこのスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、中間層４上に第二触媒層３を形成し、図３に示す触媒部材を得た。第二触媒層３の付着量は３ｇであった。
【００１２】
［実施例６］
酸化ジルコニウム粉末をジニトロジアンミンパラジウム水溶液に浸漬し、乾燥した、５００℃で１時間焼成することによって、酸化ジルコニウム表面にＰｄを２ｗｔ％担持したＰｄ／ジルコニア触媒粉末を作製した。このＰｄ／ジルコニア触媒粉末１００ｇおよびジルコニアゾル（固形分３０ｗｔ％）７ｇを水１００ｇに分散させたスラリーを調製した。
直径５０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒形で、平方インチ当たり４００セルの空孔を有するコージェライト製のハニカム状担体基材を、このスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって第一触媒層を形成した。この付着量は６ｇであった。
一方、γ−アルミナ粉末１００ｇおよびアルミナゾル（固形分２０ｗｔ％）１０ｇを水１６０ｇに分散させたスラリーを調製した。第一触媒層を形成したハニカム状担体基材を、底面から１０ｍｍの位置までこのスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって中間層を形成した。この付着量は１ｇであった。
γ−アルミナ粉末をジニトロジアンミンパラジウム水溶液に浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、γ−アルミナ表面にＰｄを２ｗｔ％担持したＰｄ／γ−アルミナ触媒粉末を作製した。このＰｄ／γ−アルミナ触媒粉末１００ｇ、アルミナゾル（固形分２０ｗｔ％）１０ｇおよび硝酸アルミニウム１２ｇを水１６０ｇに分散させたスラリーを調製した。第一触媒層２上に酸化ジルコニウムからなる中間層４を設けたハニカム状担体基材１の底面から１０ｍｍの位置までこのスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、中間層４上に第二触媒層３を形成し、図３に示す触媒部材を得た。第二触媒層３の付着量は３ｇであった。
【００１３】
［比較例１］
酸化ジルコニウム粉末をジニトロジアンミンパラジウム水溶液に浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、酸化ジルコニウム表面にＰｄを２ｗｔ％担持したＰｄ／ジルコニア触媒粉末を作製した。このＰｄ／ジルコニア触媒粉末１００ｇおよびジルコニアゾル（固形分３０ｗｔ％）７ｇを水１００ｇに分散させたスラリーを調製した。
直径５０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒形で、平方インチ当たり４００セルの空孔を有するコージェライト製のハニカム状担体基材をこのスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって触媒層を形成し、触媒部材を得た。この触媒層の付着量は９ｇであった。
【００１４】
［比較例２］
γ−アルミナ粉末をジニトロジアンミンパラジウム水溶液に浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって、γ−アルミナ表面にＰｄを２ｗｔ％担持したＰｄ／γ−アルミナ触媒粉末を作製した。このＰｄ／γ−アルミナ触媒粉末１００ｇおよびアルミナゾル（固形分２０ｗｔ％）１０ｇを水１６０ｇに分散させたスラリーを調製した。
直径５０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒形で、平方インチ当たり４００セルの空孔を有するコージェライト製のハニカム状担体基材をこのスラリーに浸漬し、乾燥した後、５００℃で１時間焼成することによって触媒層を形成し、触媒部材を得た。この触媒層の付着量は９ｇであった。
【００１５】
このようにして得られた実施例１〜６および比較例１、２の触媒部材について、触媒燃焼試験および触媒活性試験を行った。
触媒燃焼試験は図４に示す装置を用いて行った。触媒部材５を石英管１０内に固定した。この時、触媒の温度は、図５に示すように上流側が高温となる。図中、触媒位置０ｍｍが上流側先端、触媒位置２０ｍｍが下流側先端を示す。このように、触媒高温部が上流側であるため、実施例１〜６の触媒部材は、第二触媒層を流れ方向（矢印方向）に対して下流側に位置させた。エアーコンプレッサ１１とメタンガスボンベ１２につながれたマスフローコントローラ１３より、燃焼量２５０ｋｃａｌ／ｈ、空気過剰率１．２の混合ガスを石英管１０内に供給しながら、イグナイタ７で着火することにより炎口６に火炎を発生させ、触媒部材を活性化温度以上（約６００℃）まで予熱後、火炎を吹き飛ばして触媒燃焼を開始させた。この触媒燃焼を１０００時間継続させた後の排気ガスをサンプリングチューブ８で採取し、排気ガス中のＨＣ（炭化水素）濃度をＨＣメーター９で測定した。
【００１６】
また、１０００時間燃焼後の触媒部材について、図６に示す装置を用いて触媒活性試験を行った。触媒部材２５を、石英管３０内に固定した。ここで、実施例１〜６の触媒部材２５は、第二触媒層を流れ方向（矢印方向）に対して下流側に位置させた。メタンガスボンベ２１からのメタンもしくはイソブタンガスボンベ２２からのイソブタンとエアーコンプレッサ２３からのエアーをそれぞれ流量計２６〜２８で調節し、石英管３０にメタンもしくはイソブタンを１０００ｐｐｍ含むエアーを１３Ｌ／分（ＳＶ＝２００００／時間）で供給した。電気炉２０の温度を温度コントローラ２４で調節しながら、触媒部材２５を昇温させ、触媒部材２５を通過したガスをサンプリングチューブ３１で採取し、ＨＣメータ２９でＨＣ濃度をモニターすることにより、反応率の温度依存性を調べた。そして９５％の反応率を示す温度をＴ95として触媒活性の指標とし、１０００時間燃焼後の劣化度合いを把握した。これらの測定結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
0003795561.tif 000002
【００１８】
表１の結果からわかるように、実施例１〜６の触媒部材は、いずれも比較例の触媒部材と比べてＴ95およびＨＣ濃度がともに低く、優れた特性を示す。
実施例１の触媒部材のメタン、イソブタンに対するＨＣ濃度およびＴ95は、比較例１、２の触媒部材と比べて低く、高温耐久性に優れることを示している。
図７は、Ｐｄをジルコニアおよびγ−アルミナにそれぞれ担持した触媒粉末を用い、５００℃および９００℃でそれぞれ１時間焼成して得た触媒部材のメタン酸化活性（ＨＣ転化率）を示す特性図である。ジルコニアに担持されたＰｄは、焼成温度によらず安定した値を示すのに対して、γ−アルミナに担持されたＰｄは、焼成温度が高くなると触媒活性は大きく低下する。しかし、低温（５００℃）で焼成されたものは、高温（９００℃）で焼成されたものと比べて良好な活性を示し、さらに、ジルコニアに担持されたＰｄよりも優れる。このように、γ−アルミナに担持されたＰｄは、ジルコニアに担持されたものと比べて、高温耐久性に劣るものの、初期特性に優れる。図５に示すように、触媒部材の下流部の温度は６００℃程度と比較的低温であるため、実施例１の触媒部材の下流側に形成されたＰｄをγ−アルミナに担持した第二触媒層は、熱劣化せずに高活性な状態を維持しているものと考えられる。そのため、実施例１の触媒部材は、比較例１の触媒部材と比べ、良好な特性を示すものと考えられる。
【００１９】
一方、γ−アルミナにＰｄを担持した比較例２の触媒部材では、触媒活性試験の結果では比較的高い活性を維持しているが、排気ガス中のＨＣ濃度は１５０ｐｐｍと高い値を示している。これは、触媒部材下流側の活性は維持されているものの、触媒部材上流側の劣化が著しいためにＨＣ量が多く、このＨＣに対して下流側で反応しきれなくなったためと考えられる。その程度は比較例１の触媒部材よりも大きかった。
また、実施例２の触媒部材では、実施例１の触媒部材と比べ、第二触媒層が流れ方向に１／４の長さしかないが、同じ量のＰｄが担持されている。その配された位置が比較的低温である最下流のため、劣化が小さく、かつ局所的な担持量が多いために、ＨＣ量は減少したものと考えられる。
【００２０】
実施例３および４の触媒部材もまた、単一の触媒層を有する比較例１および２の触媒部材と比べて、触媒活性試験、排気ガス中のＨＣ濃度ともに優れた性能を示す。これらはともに、第一触媒層がＰｄ、第二触媒層がＰｔとそれぞれ異なる活性金属を担持するものである。実施例４の触媒部材は、第一触媒層と第二触媒層の間に貴金属を含まない中間層（ジルコニア）が設けられている点で実施例３の触媒部材と異なる。実施例３の触媒部材は実施例４の触媒部材と比べて若干低い性能を示し、特に燃料にイソブタンを用いた場合にその差が大きかった。これは、実施例４の触媒部材ではＰｔの活性が比較的維持されているのに対して、実施例３の触媒部材は、ＰｔとＰｄの間の相互作用や、燃焼試験中にＰｔとＰｄが一部合金を形成することにより、やや不活性化したためと考えられる。したがって、実施例４のように第一触媒層と第二触媒層の間に貴金属を含まない中間層を形成することにより、触媒性能は向上することがわかる。
【００２１】
実施例４、５の触媒部材の比較からわかるように、一般的に炭化水素の炭素数が少なくなるほどＰｔよりもＰｄのほうが活性が高くなる。
また、実施例５、６の触媒部材のように、第一触媒層と第二触媒層が同じＰｄであっても中間層の材質の違いによって排出されるＨＣ濃度が異なる。上述したように、ジルコニアとγ−アルミナにそれぞれ担持されたＰｄを比較すると、γ−アルミナに担持されたＰｄの方が優れた初期性能を示す。本実施例の燃焼試験では、図５に示すように触媒部材の上流側が高温となるため、このような場合には、活性アルミナを中間層とし、第二触媒層の活性を維持し、下流部の活性を発現させるほうがのぞましい。
【００２２】
実施例３、４のような異なった貴金属の組合せは反応対象となるガス成分によって決定され、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ等と組み合わせてもよい。
なお本実施例では第一触媒層の担体にジルコニアのみを用いているが、Ｃａ等のアルカリ土類金属あるいはＹ、Ｃｅ等で安定化されたジルコニアを用いてもよい。また、第一触媒層のジルコニアおよび第二触媒層の活性アルミナには、必要に応じてアルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属等の酸化物を添加してもよい。
なお、本実施例では第二触媒層を触媒部材の下流側端部に設けたが、空気過剰率がより大きい場合や流速の速い場合等、温度分布が変化する場合には、第二触媒層を上流側あるいは両側の端部に設けてもよい。また、第二触媒層を形成する長さの全体の長さに対する比率は、実施例に限定されず、温度分布に従って自由に選択することができる。
本発明の触媒部材は、第一触媒層に比較的熱劣化の小さい触媒を用い、担体上の熱負荷の小さい部分に高活性の触媒を用いた第二触媒層を設けているため、長時間使用した後でも触媒活性を維持することができる。また、この効果は第二触媒層の貴金属の担持密度を適当に高め、局所的な担持量を多くすることによって、より効果的に発揮することができる。さらに、使用されるガス成分によって第一触媒層と第二触媒層に異なった貴金属を担持させる場合には、両者の間に貴金属を担持しない金属酸化物層からなる中間層を介在させることによって、合金形成を防ぎ、それぞれの貴金属の性能を維持するものである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によると、長時間使用しても優れた活性を維持し得る触媒部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の触媒部材の構造を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中の部分Ｂの拡大した断面図、（ｃ）は（ａ）中の部分Ｃの拡大した断面図である。
【図２】本発明の他の実施例の触媒部材の構造を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中の部分Ｂの拡大した断面図、（ｃ）は（ａ）中の部分Ｃの拡大した断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例の触媒部材の構造を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中の部分Ｂの拡大した断面図、（ｃ）は（ａ）中の部分Ｃの拡大した断面図である。
【図４】触媒燃焼試験に用いた装置の構成を示す概略図である。
【図５】触媒燃焼試験の際の触媒部材の初期の温度分布図である。
【図６】触媒活性試験に用いた装置の構成を示す概略図である。
【図７】ジルコニアもしくはγ−アルミナにＰｄを担持した触媒粉末を用いた触媒部材の、焼成温度（５００℃および９００℃）によるメタン酸化活性（ＨＣ転化率）を示す特性図である。
【符号の説明】
１        担体基材
２        第一触媒層
３        第二触媒層
４        中間層
５        触媒部材
６        炎口
７        イグナイタ
８        サンプリングチューブ
９        ＨＣメーター
１０        石英管
１１        エアーコンプレッサ
１２        メタンガスボンベ
１３        マスフローコントローラ
２０        電気炉
２１        メタンガスボンベ
２２        イソブタンガスボンベ
２３        エアーコンプレッサ
２４        温度コントローラ
２５        触媒部材
２６〜２８  流量計
２９        ＨＣメーター
３０        石英管
３１        サンプリングチューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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