JPH07194973A - 排ガス浄化触媒 - Google Patents

排ガス浄化触媒

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JPH07194973A
JPH07194973A JP6001498A JP149894A JPH07194973A JP H07194973 A JPH07194973 A JP H07194973A JP 6001498 A JP6001498 A JP 6001498A JP 149894 A JP149894 A JP 149894A JP H07194973 A JPH07194973 A JP H07194973A
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JP
Japan
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exhaust gas
catalyst
alumina
zirconia
silver
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Pending
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JP6001498A
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English (en)
Inventor
Takao Ishikawa
敬郎 石川
Sachiko Maekawa
幸子 前川
Tomoji Oishi
知司 大石
Ken Takahashi
高橋  研
Akira Kato
加藤  明
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】NOxとハイドロカーボンを含む排ガスの排ガ
ス浄化において高い浄化率を得ることができ、更に水に
より阻害されることがない耐水性に優れた触媒を提供す
ることにある。 【構成】NOxとハイドロカーボンを含む排ガスの排ガ
ス浄化触媒において少なくともアルミナ,ジルコニアお
よび銀を含む排ガス浄化触媒。 【効果】本発明はNOxとハイドロカーボンを含む排ガ
スの排ガス浄化において少なくともアルミナ,ジルコニ
アおよび銀を含む排ガス浄化触媒からなり、高い浄化率
を得ることができ、更に水により阻害されることがない
耐水性に優れた触媒を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は過剰の酸素が存在する酸
化雰囲気中で、少量添加した炭化水素または排ガス中に
残存した炭化水素類を還元剤に用いて排ガス中の窒素酸
化物を還元除去する触媒に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車,燃焼設備等において進め
られている低燃費化および排出炭酸ガスの低減化にとも
ない燃料を希薄燃焼させることが必要になってきた。こ
のため特に自動車からの排ガス浄化は従来の三元触媒を
用いることが困難となった。
【0003】このような酸素過剰の排ガス中で窒素酸化
物を還元除去するために、近年遷移金属をイオン交換し
たゼオライト触媒が有効であることが多数報告されてい
る。しかし、ゼオライトは耐熱性に問題がある。たいて
いの場合、600℃以上の温度にさらされるとその活性
が著しく低下してしまう。そこでシリカーアルミナ比を
シリカリッチにすること、あるいはアルカリ土類金属又
は希土類元素を添加することにより低温活性を失うこと
なくゼオライトの耐熱性を改善できるという報告が多数
ある。例えば特開平4−219146 号にはシリカーアルミナ
モル比を15以上にし、Ba,Srを添加して耐熱性を
有し低温活性に優れる触媒を提供している。
【0004】一方、アルミナなど酸化物を用い耐熱性に
優れた触媒も多数報告されているが一般に酸化物を用い
た場合は反応温度が高くまた活性が低い。この問題を解
決するために種々の金属を添加して低温高活性な触媒が
提供されている。特開平4−358525号にはコバルトアル
ミネートのような金属アルミネートが有効であることが
示されている。また、特開平4−284824 号にはアルミナ
にPt,Srを添加して300〜500℃で活性を有し
た触媒を提供している。また、特開平4− 354536号には
アルミナにアルカリ土類金属とAgを添加した触媒が報
告されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術にはまだ
不十分な点がある。特開平4−219146 号のゼオライトを
用いた触媒は耐熱性を改善したとはいえ、800℃以上
の温度で長時間さらされると活性の劣化が認められる。
また、特開平4−358525号,特開平4−284824号,特開平
4−354536 号に示されたアルミナを主体とした触媒は耐
熱性に優れるが、活性が低く400〜500℃で50%
程度でありその反応温度域も非常にせまいという問題が
ある。
【0006】そこで本発明の目的は酸素過剰の排ガス中
で窒素酸化物を還元除去するために耐熱性に優れかつ低
温活性を有する触媒を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明はアルミナにジル
コニアおよび銀を添加した排ガス浄化触媒である。アル
ミナにジルコニアを添加する場合、アルミナ及びジルコ
ニア,銀の原料は特に限定はなくアルコキシド,硝酸
塩,塩化物等を用いることができ、その製造法は共沈
法,ゾルゲル法,混練法等を用いることができ、アルミ
ナとジルコニアが均一に分散していれば特に限定はな
い。また、アルミナとジルコニアが化合物を形成しても
よい。
【0008】本発明の排ガス浄化触媒はアンモニアの脱
離量が最大を示す温度が250℃以下となる酸強度を有
する排ガス浄化触媒であって、400〜600℃におけ
るNOx平均浄化率が50%以上である。
【0009】さらに本発明は400〜600℃で水を含
んだガスにおけるNOx平均浄化率が50%以上であり
乾燥ガスを用いた場合のNOx平均浄化率に対してNO
x平均浄化率の減少率を20%以下とする。
【0010】また、本発明は上記ジルコニア−アルミナ
系排ガス浄化触媒と銅イオン交換ゼオライトを積層する
ことにより作製される。
【0011】
【作用】酸素過剰の酸化雰囲気中で炭化水素を注入し排
ガス中の窒素酸化物を除去するシステムにおいて酸化雰
囲気中での窒素酸化物の除去反応は酸素と炭化水素の反
応より炭化水素と窒素酸化物を選択的に反応させること
により達成される。アルミナを主体とした固体酸性酸化
物を用いた場合は酸素と炭化水素の反応が優先される
が、ジルコニアを添加して酸強度と調節することにより
酸素と炭化水素の反応より炭化水素と窒素酸化物を選択
的に反応させ、さらに銀を添加することにより転化率を
向上させることができる。
【0012】
【実施例】 [実施例1]アルミニウムイソプロポキシドと硝酸ジル
コニルを所定量標量し80℃の熱水中に加え加熱撹拌し
た後、硝酸を加えてゲル化させた。得られたゲルを乾燥
後600℃で5時間焼成してアルミナ−ジルコニア担体
を調製した。なおアルミナに対するジルコニアの添加量
はモル比で1:20,1:8,1:4,1:1,4:1
のものを作製した。
【0013】次に作製したアルミナ−ジルコニア担体に
硝酸銀または硝酸コバルト水溶液を含浸して銀またはコ
バルト担持アルミナ−ジルコニア触媒を作製した。なお
銀とコバルトはいずれの場合においても添加量を2wt
%とした。
【0014】以上の触媒を用いてアンモニアを用いた昇
温脱離法(TPD)による酸強度測定と窒素酸化物の除
去反応試験を行った。反応試験は触媒を10〜20メッ
シュに粉砕,整粒したもの3ccを内径20mmの石英製反
応管に充填して行った。また、反応ガスは窒素バランス
で以下に示した組成を用いて、3l/min の流速で触媒
層に送りこんだ。
【0015】反応ガス組成 NO 1000ppm O2 10% C36 1000ppm H2O 0または10% SV 600001/h 図1には各触媒の反応試験結果を示した。なおNOxの
転化率は400〜600℃における平均浄化率で示した。
すべての触媒が水0%で50%以上の平均浄化率を示し
たが、水10%添加した場合は銀を担持した触媒のみ5
0%以上の平均浄化率を維持することができた。また、
ジルコニアを添加することにより水添加による平均浄化
率の低下を防いでおり、その減少率は20%以下であり
耐水性に優れた触媒であるといえる。すなわちジルコニ
アの添加により銀担持アルミナ触媒の耐水性を改善でき
たといえる。なおジルコニアの添加量は図1の結果より
1:8〜4:1が有効である。また、図2にアンモニア
TPDの結果を示した。ジルコニアを添加することによ
り脱離温度が低温化しており酸強度が低下したことがわ
かる。
【0016】ジルコニア添加により耐水性を改善できる
ことがわかったが、さらに平均浄化率を大きくするため
に、銀担持アルミナ−ジルコニア触媒に塩基性酸化物を
添加することも有効である。添加する塩基性酸化物とし
てはLa,K,Ca,Ba,Mg,Sr等が挙げられ
る。塩基性酸化物を添加することによりアルミナ−ジル
コニアの酸強度を適度に調節することができる。その添
加量はアルミナ−ジルコニア担体の酸強度に依存する。
すなわちアルミナ−ジルコニアが強い酸を有する場合塩
基性酸化物の添加量が多くなり、逆にアルミナ−ジルコ
ニアが弱い酸を有する場合塩基性酸化物の添加量は少な
くなる。
【0017】また、酸の種類についていえばルイス酸か
ブレンステッド酸であるかにより触媒の反応活性に差が
生じる。耐水性に優れた触媒であるためにはブレンステ
ッド酸が多い方が有効である。ピリジン吸着後の触媒の
赤外吸収スペクトルを測定して見るとジルコニアを添加
するほどブレンステッド酸が多くなっていた。ジルコニ
アばかりでなくアルミナに添加することによりブレンス
テッド酸を発現できる元素を更に添加することも有効で
ありSi,Ti,Zn,Mo,Nb、等の添加が有効で
ある。
【0018】さらに活性成分である銀についていえばそ
の担持量が1〜3wt%のとき高い転化率と優れた耐水
性を示している。添加量を多くすることにより銀の粒子
径も変化することから、有効な銀の粒子径は5〜25n
mとなる。また金属成分は銀のみ示したが貴金属を添加
することも有効である。Pt,Rh,Pd,Ru,Ir
等を添加することができる。添加した貴金属もまた銀と
同様に有効な粒子径の範囲がある。
【0019】[実施例2]実施例1で作製した銀担持ア
ルミナ−ジルコニア触媒(ジルコニア:アルミナ=1:
1)1と銅イオン交換ゼオライト2を図3のように反応
管3中に積層し実施例1と同様な反応試験を行った。な
お、水は10%加えて行った。その結果を図4に示し
た。2種類の触媒を積層することにより300〜600
℃の間で幅広く高い活性を示し、その平均浄化率は63
%という結果を得た。アルミナ−ジルコニア触媒は40
0〜600℃で高活性であるが400℃以下ではそれほ
ど有効でない。これに対しゼオライト系触媒は300〜
500℃で高活性でありこれらを積層することにより幅
広い温度域で有効な触媒を作製することができる。この
実施例では銅イオン交換ZSM−5を用いて行ったが、
300〜500℃で高活性な触媒であればどの様な触媒
を用いてもよい。モルデナイト,X型,Y型等のゼオラ
イトに種々の金属イオン例えばCu,Ni,Co,R
h,Pt等をイオン交換した触媒あるいはアルミナ系の
酸化物担体に貴金属を担持した触媒も用いることができ
た。
【0020】
【発明の効果】本発明によりNOxとハイドロカーボン
を含む排ガスの排ガス浄化において高い浄化率を得るこ
とができ、更に水により阻害されることがない耐水性に
優れた触媒を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】各触媒の平均NOx転化率。
【図2】アンモニアTPD結果。
【図3】積層触媒の構成図。
【図4】積層触媒の活性試験結果。
【符号の説明】
1…銀担持ジルコニア−アルミナ触媒、2…Cuイオン
交換ゼオライト触媒、3…反応管、4…銀担持ジルコニ
ア−アルミナ‖Cuイオン交換ゼオライト積層触媒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 23/50 ZAB A 29/068 ZAB A B01D 53/36 104 A (72)発明者 高橋 研 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 加藤 明 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】NOxとハイドロカーボンを含む排ガスの
    排ガス浄化触媒において少なくともアルミナ,ジルコニ
    アおよび銀を含むことを特徴とする排ガス浄化触媒。
  2. 【請求項2】請求項1記載の排ガス浄化触媒においてア
    ンモニアの脱離量が最大を示す温度が250℃以下とな
    る酸強度を有することを特徴とする排ガス浄化触媒。
  3. 【請求項3】請求項1〜2記載の排ガス浄化触媒におい
    て400〜600℃におけるNOx平均浄化率が50%
    以上であることを特徴とする排ガス浄化触媒。
  4. 【請求項4】請求項1〜3記載の排ガス浄化触媒におい
    て400〜600℃で水を含んだガスにおけるNOx平
    均浄化率が50%以上であり乾燥ガスを用いた場合のN
    Ox平均浄化率に対してNOx平均浄化率の減少率が2
    0%以下であることを特徴とする排ガス浄化触媒。
  5. 【請求項5】請求項1〜4記載の排ガス浄化触媒と銅イ
    オン交換ゼオライトを積層したことを特徴とする排ガス
    浄化触媒。
JP6001498A 1994-01-12 1994-01-12 排ガス浄化触媒 Pending JPH07194973A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07284664A (ja) * 1994-04-20 1995-10-31 Riken Corp 排ガス浄化材及び排ガス浄化方法
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US7743602B2 (en) 2005-06-21 2010-06-29 Exxonmobil Research And Engineering Co. Reformer assisted lean NOx catalyst aftertreatment system and method
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JP2023106415A (ja) * 2018-08-27 2023-08-01 ビーエーエスエフ コーポレーション 卑金属をドープした酸化ジルコニウム触媒担体材料

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