JPH03135437A - 排気ガスの浄化方法 - Google Patents

排気ガスの浄化方法

Info

Publication number
JPH03135437A
JPH03135437A JP1275369A JP27536989A JPH03135437A JP H03135437 A JPH03135437 A JP H03135437A JP 1275369 A JP1275369 A JP 1275369A JP 27536989 A JP27536989 A JP 27536989A JP H03135437 A JPH03135437 A JP H03135437A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
zeolite
exhaust gas
metals
supported
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP1275369A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2936416B2 (ja
Inventor
Koji Yokota
幸治 横田
Masayuki Fukui
雅幸 福井
Shinichi Matsumoto
伸一 松本
Kazunobu Ishibashi
一伸 石橋
Masao Nakano
中野 雅雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tosoh Corp
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Tosoh Corp
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tosoh Corp, Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Tosoh Corp
Priority to JP1275369A priority Critical patent/JP2936416B2/ja
Priority to CA002024154A priority patent/CA2024154C/en
Priority to AU61378/90A priority patent/AU627924C/en
Priority to DE69025632T priority patent/DE69025632T2/de
Priority to EP93105778A priority patent/EP0555889B1/en
Priority to EP90116653A priority patent/EP0415410B1/en
Priority to DE69023437T priority patent/DE69023437T2/de
Priority to US07/575,621 priority patent/US5270024A/en
Publication of JPH03135437A publication Critical patent/JPH03135437A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2936416B2 publication Critical patent/JP2936416B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動車等の内燃機関、硝酸製造工場から排出
される排気ガス中の窒素酸化物を効率よく除去する触媒
に関する。
(従来技術の説明) 近年、自動車等の内燃機関、硝酸製造工場等より排出さ
れる排気ガス中には、窒素酸化物(No。
)の有害成分が含まれており、大気汚染の原因となって
いる。そのため、この排気ガス中の窒素酸化物の除去が
種々の方法で検討されている。
また、自動車の低燃費化から希薄燃焼が考えられている
。この場合空燃比がリーン側の酸素過剰雰囲気となり、
従来用いられてきた貴金属をA 120、等の担体に担
持した三元触媒では排気ガス中の有害成分のうちHC,
Coを酸化除去できても、N08を浄化できない欠点が
あった。この問題を解決する触媒としてゼオライトにイ
オン交換した銅(Cu)触媒(特開昭63−28372
7)がある。このCuを担持したゼオライト触媒による
酸素過剰雰囲気におけるNOo除去の基本原理は、Cu
がNO8を吸着し、この吸着したN08と排気ガス中に
含まれる還元性の未燃焼炭化水素とを接触反応させてN
2まで還元することにある。
(従来技術の問題点) Cu担持ゼオライト触媒は、CuがNOxに対し優れた
吸着能を有し、かつ、ゼオライトが有機化合物を選択的
に吸着する能力に優れているため、初期の触媒活性にお
いては優れた特性を有するが、耐久性、特に高温での耐
久性に問題があった。そこで、長期間使用しても優れた
触媒活性を有する触媒の開発が望まれていた。該触媒が
耐久性に劣る原因、は約600℃以上の温度において銅
がゼオライト中を移動、凝集し、触媒としての作用を失
うこと、更にゼオライト構造の安定性がCuを担持する
ことにより低下し、長時間使用後にその構造が破壊する
ことによるものである。また、前記触媒はNO,を有機
化合物によって還元して除去するものであるが、排気ガ
ス中に含まれる有機化合物のうち、還元反応が起こるゼ
オライト細孔内に侵入でき、かつ、ゼオライト細孔内の
活性点に吸着するための分子径の比較的小さな有機化合
物しか利用できないのが欠点であった。
(発明の目的) 本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、酸素過剰雰囲気下において、800°C以
下の広範囲の温度域において、長時間使用しても触媒活
性が低下しない優れた耐久性を有するNO8除去用の新
規な触媒を提供することである。
(第1発明の説明) 本第1発明の排気ガス浄化用触媒は、排気ガス中の窒素
酸化物を酸素過剰雰囲気中で、有機化合物存在下で除去
するための触媒であって、ゼオライトにCuと原子価可
変金属の1種以上を担持したことを特徴とする。
本発明に係る触媒は、Cuと原子価可変金属とを複合し
てゼオライトに担持したので酸素過剰雰囲気下において
、従来公知のCuを単独担持したゼオライト触媒以上に
優れたNO1除去能を有する。CuはNOxを選択的に
吸着する能力があり、他のものに比しNO!吸着能に優
れている。したがって、NO,は大部分がゼオライト細
孔内にイオン交換担持されたCu上に選択的に吸着され
る。
一方、有機化合物はゼオライト中の酸点に選択的に吸着
し、原子価可変金属によって活性な有機化合物に変換さ
れた上、Cu上で活性化されたN。
8と接触反応しNO,を無害のN2に還元するのである
。このときの反応は次式のようであると考えられる。
u HC+ V N Ox −+   wHt O+yCOz +ZN2本発明に係
る触媒は、NO8を直接窒素と酸素とに分解することが
できるが、この反応に対しては本発明のような使用環境
では反応系に水分および酸素が含まれるため、はとんど
Noの分解が起こらないので、従来あるCuのみを担持
したゼオライト触媒と比較してそれほど改善されず実用
的でない。本触媒は上述したように、有機化合物の共存
下でNO8を還元除去するところに特徴がある。また、
排気ガス中に存在する水分、酸素は、No分解反応の場
合とは逆に上記反応を促進する効果がある。
また、800℃という高温でも著しく優れた耐久性を示
す。
従来のCuのみを担持したゼオライト触媒の劣化機構は
、触媒そのものが酸素の吸着能力に劣っているため、ゼ
オライトの細孔内が還元雰囲気となり、Cuイオンが還
元されて金属化が起こり、ゼオライト上を移動凝集し、
耐久性が低下するものである。本発明は原子価可変金属
のイオンを持つ金属イオンを共存させることにより、そ
れ自身の価数変化作用によりCuの価数変化を抑制し、
Cuイオンを安定化させ、金属化を防止するのである。
また、原子価可変金属のイオンを持つ金属イオンは酸素
との親和力が強いため、ゼオライト細孔の壁を構成する
酸素と強く結合し、Cuイオンの間に介在して、Cuイ
オンの移動を抑制し、Cuの凝集を防止できる。
さらに、前述した反応に利用できる有機化合物としては
ゼオライトの細孔内に存在する酸点に吸着できる必要が
あり、従来、アルキルベンゼン等の分子径が大きな芳香
族有機化合物や枝分かれした直鎖パラフィン、芳香族パ
ラフィンは利用できなかった。
ところが原子価可変金属を細孔外に導入することにより
、これら金属自身の有機化合物に対する強力な部分酸化
作用等により、活性な状態に有機化合物を変化させる。
すなわちパラフィン系の有機化合物に対しては酸化脱水
素反応、酸化切断反応、酸素付加反応等により低級のオ
レフィンあるいは含酸素化合物に変換させ、芳香族有機
化合物に対しては部分酸化反応等により開環あるいは、
置換基切断等の低分子化を可能とするものである。
また、ゼオライト中のイオン交換点である強酸点は有機
化合物の分解によって生成したグラファイトが多数結合
したコーク生成の原因となり、コークによる細孔閉塞、
さらにはゼオライトの構造破壊にもつながる。原子価可
変金属は炭化水素の吸着点のうち、コーク生成に関与す
る余分の強酸点を消失させるため、コーク生成を防止し
、触媒の劣化を防ぐことができる。
(第2発明の説明) 以下、本第1発明を具体化した発明(第2発明とする)
を説明する。
本第2発明において、ゼオライトとは、SiO2および
Al2O,の四面体網状構造から構成され、個々の四面
体構造はその隅を介して酸素の架橋により互いに結合し
ており、通路および空洞が貫通した網状構造をつ(って
いる。格子の負の電荷を有するイオン交換点(強酸点)
には交換可能な陽イオン(H”、Na+等)が導入され
ている。5i02/Al2O5のモル比は10〜200
が望ましい。IOより少ないと600℃以上の高温にお
いて熱安定性が悪くなる。また、200より多くなると
Az20.量が減ってイオン交換点が減少するためイオ
ン交換量の減少すなわち、Cu等のイオン交換が困難と
なり、かつ有機化合物の吸着が減少するため、触媒活性
が低下するようになる。熱劣化はアルミニウム周辺の構
造変化が主因と推定されるので、特に高温での耐久性を
確保したい場合には、SiO□/A1.Oxのモル比を
Al2O5量の少ない20以上としたゼオライトを用い
る。このうちS i 02 /A 120Sのモル比が
20〜200であるZSM−5、Yあるいはモルデナイ
ト構造のものが特に望ましい。また、ゼオライトとして
はCuとのイオン交換が容易なNH,やHあるいはNa
などのアルカリ金属が強酸点に付着したものが望ましい
。また、ゼオライト表面の細孔は8Å以下と小さいこと
が望ましい。
細孔を多環芳香族炭化水素の入り込めない大きさとする
ことによりコークが生成しに<<、細孔閉塞による構造
破壊や触媒活性低下も防止できる。
Cuの担持量はゼオライト中の、l原子に対し5〜80
%が望ましい。5%より少ないと十分な触媒効果が得ら
れない。本第2発明に係る触媒の触媒作用点はCuであ
るから、Cuの担持量が多いほど触媒性能は向上するが
、80%以上担持するとCuが移動凝集しやすくなって
耐熱性が劣化するようになる。
原子価可変金属は1種以上を担持して用いる。
原子価可変金属としては例えばFe、Co、N15V、
MnXW、Mo、Cr、Ti、Nbをいい、2以上の原
子価を有し金属まで還元されに(いものをいう。担持量
はゼオライトに対し重量比で0゜01〜3%が好ましい
。0.01重量%から効果を示すが、3%を越えると、
これら金属のイオンおよび酸化物の一部は有機化合物を
炭酸ガスにまで酸化することに消費されてしまいCu上
でのNOxの還元反応が抑制される恐れがあるからであ
る。
Cuの担持はイオン交換法によって行う。イオン交換は
ゼオライトの格子の負の電荷を有するイオン交換点に導
入されているH+やNH,+等がCuイオンと交換して
行われる。Cuイオンは可溶性の塩の形で用いる。可溶
性の塩としては酢酸塩、硝酸塩、ギ酸塩あるいは銅アン
ミン錯体等が使用できる。イオン交換はアンモニア等を
加えてやや塩基性とした溶液中で行った方が、Cuイオ
ンの交換が容易となる。また、溶液のpHは9〜12の
範囲が良い。おそらく、溶液中の全カチオンに対するC
uのカチオンの割合が大きいためと思われる。原子価可
変金属の担持はイオン交換法でも含浸法によって行って
もよい。ただし、熱分解により触媒を調製する場合には
できるだけ低温で熱分解し、かつ強酸性ガスを発生しな
い物質、例えば酢酸塩、アンミン錯体が好ましい。イオ
ン交換法、含浸法ともに原子価可変金属の酢酸塩や硝酸
塩等を用いて行う。イオン交換法の一例としてはCuの
場合も同様であるが、前記塩の中にゼオライトを一昼夜
浸漬するイオン交換工程と、100〜120℃の温度で
約10時間加熱する乾燥工程、300〜700°Cの温
度に数時間保持する焼成工程とからなる。また含浸法の
一例としては前記塩の水溶液中に1〜2時間浸漬後、大
気中で乾燥して担持するものである。イオン交換法によ
って担持した方が付着力が強い。
Cuと原子価可変金属の担持順序は限定しないが、原子
価可変金属の担持量が0.5重量%以上と多い場合には
、該金属をCuイオン交換後に担持しなければCuイオ
ンを担持てきなくなる。
本第2発明に係るCuと原子価可変金属を担持した触媒
は粉状体、ペレット状体、ハニカム状体等その形状・構
造は問わない。
また、粉末状の触媒にアルミナゾルやシリカゾル等のバ
インダーを添加して、所定の形状に成形したり、水を加
えて、スラリー状としてハニカム等の形状のアルミナ等
の耐火性基体上に塗布して用いてもよい。
本第2発明に係る触媒は排気ガス中のNO,を反応させ
て浄化するものである。
有機化合物としては未燃焼のオレフィン、パラフィン等
の炭化水素、部分的に燃焼して生成した含酸素化合物を
用いることができる。このうち官能基(2重結合等)を
有し、吸着力の強いオレフィンおよび含酸素有機化合物
が好ましい。
この炭化水素等は排気ガス中に残留するものでよいが、
炭化水素等が反応を行わせるのに必要な量よりも不足し
ている場合には、排気中に外部より炭化水素等を添加す
るのが良い。
(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。
本発明に係る触媒を調製し、該触媒について酸素過剰の
リーン状態のモデルガスを用いたNOに対する浄化活性
評価を行った。また、比較触媒についても同様の活性評
価を行った。
本実施  媒(Nα1〜16)および比較触媒(NαC
1)の調整 ゼオライトであるH型MZS−5(S iO= /Al
120s =40)粉末を用意し、該ゼオライトにまず
、イオン交換法によりCu担持した。
イオン交換はゼオライトをpH=10のテトラアンミン
銅イオン(Cu (NHs ) 4 ”)水溶液中に一
晩浸漬して行った。イオン交換後、水洗し、空気中で1
00°Cに5時間加熱して乾燥し、Cuを担持したゼオ
ライト触媒(比較触媒N(LCI)を得た。
上記Cuを担持したゼオライト触媒に、硝酸第2鉄、硝
酸コバルト、硝酸ニッケル、メタバナジン酸アンモニウ
ム、硝酸マンガン、タングステン酸アンモニウム、モリ
ブデン酸アンモニウム、クロム酸アンモニウム、三塩化
チタン、三塩化ニオブ各水溶液を吸水させて、各金属に
換算して0.1wt%を触媒に含浸させた。その後、空
気中において300℃で硝酸塩やアンモニウム塩等を熱
分解させた後、1%アンモニア水で洗浄し、塩素イオン
等の余分のイオンを取り除いた。さらに、空気中100
℃で乾燥して、Cuに加えてFe、Co、Ni等を0.
1wt%担持したゼオライト触媒(本実施例触媒Nα1
〜10)得た。
ゼオライトにCuのみを担持した比較触媒No、 C1
に、含浸法によりFeを0.5、■ならびに3−wt%
担持した本実施例触媒N(Lll、12ならびに15を
調製した。Feの担持は実施例1と同様に硝酸第2鉄水
溶液を含浸させて行った。同様にしてCrを0.5、■
ならびに3wt%担持した本実施例触媒Nα13.14
ならびに16を調製した。
墨性急化評亘 ペレット状とした本実施例触媒Nα1〜16および比較
触媒No、CIを用い、酸素過剰のリーン状態(空燃比
(A/F)18相当)のガス組成(v。
1%)がNO+0.067、Cs Ha : 0.04
、CO: 0.1、N2 :0.033.02:4.0
1CO2:10.0、N20:3.0、N2残部からな
るモデルガスAおよび該ガスのC3H6をi−オクタン
(c、Hl、)を0.025 v o 47%に代えた
以外は同−組成のモデルガスB雰囲気中で400℃にお
けるNo浄化率を求めた。次にそれぞれの前記モデルガ
ス雰囲気中で700°C15時間の加熱処理を行い、耐
久性を評価した。活性評価時の上記ガスの空間速度は3
0.0OOhr”であった。
第1表(モデルガスAを用いた場合)および第2表(モ
デルガスBを用いた場合)に各触媒の初期ならびに耐久
試験後のNo浄化率を示す。
本実施例に係る触媒は比較触媒と比較し、初期性能、7
00℃における耐久性ともに著しく優れていることがわ
かる。また、第2表の結果から、本実施例に係る触媒は
パラフィン系の飽和炭化水素を用いた場合も優れた活性
を有していることが明らかである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)排ガス中の窒素酸化物を酸素過剰雰囲気中で有機
    化合物の存在下で除去するための触媒であつて、ゼオラ
    イトにCuと原子価可変金属の1種以上を担持したこと
    を特徴とする排気ガス浄化用触媒。
  2. (2)原子価可変金属とはFe、Co、Ni、V、Mn
    、W、Mo、Cr、Ti、Nbである請求項(1)記載
    の排気ガス浄化用触媒。
JP1275369A 1989-08-31 1989-10-23 排気ガスの浄化方法 Expired - Fee Related JP2936416B2 (ja)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1275369A JP2936416B2 (ja) 1989-10-23 1989-10-23 排気ガスの浄化方法
AU61378/90A AU627924C (en) 1989-08-31 1990-08-28 Catalyst for reducing nitrogen oxides from exhaust gas
CA002024154A CA2024154C (en) 1989-08-31 1990-08-28 Catalyst for reducing nitrogen oxides from exhaust gas
EP93105778A EP0555889B1 (en) 1989-08-31 1990-08-30 Process for reducing nitrogen oxides from exhaust gas
DE69025632T DE69025632T2 (de) 1989-08-31 1990-08-30 Verfahren zur Reduzierung von Stickstoffoxyden aus Abgasen
EP90116653A EP0415410B1 (en) 1989-08-31 1990-08-30 Process for catalytically reducing nitrogen oxides from exhaust gas
DE69023437T DE69023437T2 (de) 1989-08-31 1990-08-30 Verfahren zur katalytische Reduzierung von Stickstoffoxyden aus Abgasen.
US07/575,621 US5270024A (en) 1989-08-31 1990-08-31 Process for reducing nitrogen oxides from exhaust gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1275369A JP2936416B2 (ja) 1989-10-23 1989-10-23 排気ガスの浄化方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03135437A true JPH03135437A (ja) 1991-06-10
JP2936416B2 JP2936416B2 (ja) 1999-08-23

Family

ID=17554524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1275369A Expired - Fee Related JP2936416B2 (ja) 1989-08-31 1989-10-23 排気ガスの浄化方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2936416B2 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03181321A (ja) * 1989-12-08 1991-08-07 Sangyo Souzou Kenkyusho 燃焼排ガス中の窒素酸化物除去法
JP2003010687A (ja) * 2001-07-03 2003-01-14 Kurita Water Ind Ltd 有機物の酸化分解触媒及び該触媒を用いる有機物含有排水の処理方法
JP2015171713A (ja) * 2014-02-21 2015-10-01 トヨタ自動車株式会社 選択還元型NOx触媒
CN112844305A (zh) * 2020-12-24 2021-05-28 南京工业大学 一种负载一价铜的分子筛吸附剂的制备方法及应用方法
JP2023547655A (ja) * 2020-10-30 2023-11-13 ビーエーエスエフ コーポレーション 高温変換の増強およびn2o生成の低減のための触媒
JP2024068616A (ja) * 2022-11-08 2024-05-20 ソウル大学校産学協力団 窒素酸化物除去用触媒及びその製造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03181321A (ja) * 1989-12-08 1991-08-07 Sangyo Souzou Kenkyusho 燃焼排ガス中の窒素酸化物除去法
JP2003010687A (ja) * 2001-07-03 2003-01-14 Kurita Water Ind Ltd 有機物の酸化分解触媒及び該触媒を用いる有機物含有排水の処理方法
JP2015171713A (ja) * 2014-02-21 2015-10-01 トヨタ自動車株式会社 選択還元型NOx触媒
US10180095B2 (en) 2014-02-21 2019-01-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Selective NOx reduction catalyst
JP2023547655A (ja) * 2020-10-30 2023-11-13 ビーエーエスエフ コーポレーション 高温変換の増強およびn2o生成の低減のための触媒
CN112844305A (zh) * 2020-12-24 2021-05-28 南京工业大学 一种负载一价铜的分子筛吸附剂的制备方法及应用方法
JP2024068616A (ja) * 2022-11-08 2024-05-20 ソウル大学校産学協力団 窒素酸化物除去用触媒及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2936416B2 (ja) 1999-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5270024A (en) Process for reducing nitrogen oxides from exhaust gas
KR100838500B1 (ko) 질소 산화물의 환원방법 및 이를 위한 촉매
CA2151229C (en) Ammonia decomposition catalysts
JPH07100132B2 (ja) 酸素含有排ガス中に存在する窒素酸化物の還元方法
JP2009519817A (ja) Nox選択的触媒還元効率の改善されたゼオライト触媒
CN100526618C (zh) 用于改进机动车中NOx还原效率的方法
JP2004508189A (ja) 窒素酸化物の接触還元のための触媒と方法
CN1953807A (zh) 改进机动车辆中NOx还原效率的催化剂
JPH04219141A (ja) 排ガス浄化触媒
JPH03135437A (ja) 排気ガスの浄化方法
JP3407901B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒、該触媒の製造方法、および排気ガス浄化方法
EP2193843B1 (en) Zeolite catalyst for removing nitrogen oxides, method for preparing the same, and method of removing nitrogen oxides using the same
EP3600660B1 (en) Selective catalytic reduction catalyst
JPH03296436A (ja) 高温排ガス用脱硝触媒
JP2605956B2 (ja) 排気ガス浄化触媒
JP2562702B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒
JPH03131345A (ja) 排気ガス浄化用触媒
JPH09239276A (ja) 排ガス浄化用触媒
JP3257686B2 (ja) 排ガス浄化用触媒及びこれを使用した排ガスの浄化方法
JP3197711B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒
JP3323233B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒の製造方法
JP2921130B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒
JP3026355B2 (ja) 排気ガス浄化用触媒
JPH0352644A (ja) 排気ガス浄化用触媒
JPWO2000050169A1 (ja) 窒素酸化物除去用触媒および窒素酸化物除去方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees