JPH0859236A - 高耐熱性銅−アルミナ複合酸化物及び排気ガス浄化方法 - Google Patents

高耐熱性銅−アルミナ複合酸化物及び排気ガス浄化方法

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JPH0859236A
JPH0859236A JP6195753A JP19575394A JPH0859236A JP H0859236 A JPH0859236 A JP H0859236A JP 6195753 A JP6195753 A JP 6195753A JP 19575394 A JP19575394 A JP 19575394A JP H0859236 A JPH0859236 A JP H0859236A
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伸一 松本
Masakuni Ozawa
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Abstract

(57)【要約】 【目的】銅−ゼオライトに代わる耐熱性に優れたNOx
浄化触媒を開拓する 【構成】銅とアルミニウムの複合酸化物からなり、X線
回折図形において約0.2nmと約0.28nmの面間
隔に相当する二つのピークをもつことを特徴とする。構
造は未知であるが、この複合酸化物は高いNOx浄化性
能と優れた耐熱性を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高耐熱性の銅−アルミナ
複合酸化物と、それを用いた排気ガス浄化方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、自動車の排気ガス浄化用触媒
として、CO及びHCの酸化とNOxの還元とを同時に
行って排気ガスを浄化する三元触媒が用いられている。
このような触媒としては、例えばコージェライトなどの
耐熱性担体にγ−アルミナからなる担持層を形成し、そ
の担持層にPt,Pd,Rhなどの触媒貴金属を担持さ
せたものが広く知られている。
【0003】ところで、このような排気ガス浄化用触媒
の浄化性能は、エンジンの空燃比(A/F)によって大
きく異なる。すなわち、空燃比の大きい、つまり燃料濃
度が希薄なリーン側では排気ガス中の酸素量が多くな
り、COやHCを浄化する酸化反応が活発である反面N
Oxを浄化する還元反応が不活発になる。逆に空燃比の
小さい、つまり燃料濃度が濃いリッチ側では排気ガス中
の酸素量が少なくなり、酸化反応は不活発となるが還元
反応は活発になる。
【0004】一方、自動車の走行において、市街地走行
の場合には加速・減速が頻繁に行われ、空燃比はストイ
キ(理論空燃比)近傍からリッチ状態までの範囲内で頻
繁に変化する。このような走行における低燃費化の要請
に応えるには、なるべく酸素過剰の混合気を供給するリ
ーン側での運転が必要となる。したがってリーン側にお
いてもNOxを十分に浄化できる触媒の開発が望まれて
いる。
【0005】例えば特開平1−203609号公報に
は、銅−ゼオライトからなる触媒を用いた排気浄化方法
が開示されている。この銅−ゼオライト触媒は、リーン
側におけるNOxの浄化性能に優れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが銅−ゼオライ
ト触媒は、耐熱性に劣るため600℃以上の高温に晒さ
れた場合にNOx浄化性能が急激に低下するという問題
があった。そのため排気ガス温度が600℃以上となる
ような排気系には用いることができず、耐熱性の向上が
望まれている。
【0007】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、銅−ゼオライトに代わる耐熱性に優れた触
媒を開拓することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の高耐熱性銅−アルミナ複合酸化物は、銅とアルミニ
ウムの複合酸化物からなり、X線回折図形において約
0.2nmと約0.28nmの面間隔に相当する二つの
ピークをもつことを特徴とする。そして本発明の排気ガ
ス浄化方法は、銅とアルミニウムの複合酸化物からな
り、X線回折図形において約0.2nmと約0.28n
mの面間隔に相当する二つのピークをもつ銅−アルミナ
複合酸化物を酸素過剰の排気ガス中に配置して排気ガス
中のNOxを浄化することを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の発明者らは、鋭意研究の結果、所定の
焼成温度で焼成して形成された銅−アルミナ複合酸化物
が銅−ゼオライト触媒に匹敵するNOx浄化性能をも
ち、かつ優れた耐熱性を示すことを発見した。そしてこ
の銅−アルミナ複合酸化物の構造はまだ解明されない
が、X線回折図形の2θ=33.5°付近と2θ=4
6.5°付近に未知のピークを二つ有することが明らか
となったのである。
【0010】そしてこの二つのピークはそれぞれ面間隔
dが約0.2nmと約0.28nmに相当し、この銅−
アルミナ複合酸化物は結晶構造中に、面間隔が約0.2
nmと約0.28nmの周期性をもつことが明らかとな
った。なお、本発明では複合酸化物の構造が不明である
ため面間隔dで構造を特定しているが、X線回折図形の
未知の二つのピークの2θ値で特定することもできる。
【0011】因みに、焼成条件、各金属成分の割合など
によってこの二つのピークの少なくとも一方が現れない
場合があり、そのような銅−アルミナ複合酸化物ではN
Ox浄化性能をほとんどもたず、触媒として用いるのが
困難である。
【0012】
【実施例】
〔発明の具体例〕銅−アルミナ複合酸化物中の銅とアル
ミニウムの比率は特に制限がないが、銅の含有量を20
mol%以下とするのが好ましい。銅がこれより多くな
ると、X線回折図形の2θ=33.5°付近と2θ=4
6.5°付近に二つのピークをもつ構造とするのが困難
となり、耐熱性とNOx浄化性能が低下する。また銅は
少しでも含まれればこの二つのピークが出現するので下
限は設定しないが、好ましい耐熱性を得るには5mol
%以上とするのが特に望ましい。
【0013】また本発明の銅−アルミナ複合酸化物に
は、アルカリ土類金属及び希土類元素から選ばれる金属
を担持することも好ましい。これにより銅−アルミナ複
合酸化物の耐熱性がより一層向上する。このアルカリ土
類、希土類の担持量は、銅−アルミナ複合酸化物に対し
て1〜7mol%の範囲が望ましい。1mol%より少
ないとその効果が得られず、7mol%より多くなると
耐熱性が低下する。
【0014】本発明の銅−アルミナ複合酸化物を形成す
るには、例えばγ−アルミナに銅化合物の水溶液を含浸
させ、それを焼成することで形成することができる。約
0.2nmと約0.28nmの面間隔に相当する二つの
ピークをもつようにするには、銅の量、NOx吸収材の
種類又は量などによって焼成条件が異なるので、現時点
では焼成条件(温度・時間など)は試行錯誤的に決定さ
れる。なお、この二つのピークの強度が大きいほど高い
NOx浄化性能を示す傾向がある。 (実施例1)市販の活性アルミナ粉末(比表面積150
2 /g、結晶形態:γ−アルミナ)に所定濃度の硝酸
ランタン水溶液を所定量含浸させ、100℃で12時間
乾燥後600℃で3時間仮焼し、それを粉砕してLa−
アルミナ粉末を得た。
【0015】このLa−アルミナ粉末に所定濃度の硝酸
銅水溶液を所定量含浸させ、100℃で12時間乾燥後
600℃で3時間仮焼し、それを粉砕してCu−La−
アルミナ粉末を得た。La及びCuはそれぞれ5mol
%含有されている。このCu−La−アルミナ粉末を、
500〜1100℃の間の8水準の各温度でそれぞれ3
時間熱処理してそれぞれのCu−La−アルミナ複合酸
化物を得た。これらのCu−La−アルミナ複合酸化物
のX線回折図形を図1及び図2に、その回折図形のピー
クから同定された組成を表1に示す。
【0016】図1及び表1より、900℃以上の熱処理
温度で熱処理したCu−La−アルミナ複合酸化物に
は、2θ=33.5°付近と2θ=46.5°付近に同
定不能の未知のピーク(uk)が存在していることが分
かる。ブラッグの式(nλ=2dsinθ)から計算さ
れるこの二つのピークに相当する面間隔dは、それぞれ
約0.2nmと約0.28nmである。 (実施例2)Cuの含有量を10mol%としたこと以
外は実施例1と同様にして、実施例2のCu−La−ア
ルミナ複合酸化物を調製した。このCu−La−アルミ
ナ複合酸化物のX線回折図形のピークから同定された組
成を表1に示す。このCu−La−アルミナ複合酸化物
にも、850℃以上の熱処理品に、2θ=33.5°付
近と2θ=46.5°付近に同定不能の未知のピーク
(uk)が存在している。 (実施例3)硝酸ランタン水溶液を用いず、Cuの含有
量を10mol%としたこと以外は実施例1と同様にし
て、実施例3のCu−アルミナ複合酸化物を調製した。
このCu−アルミナ複合酸化物のX線回折図形のピーク
から同定された組成を表1に示す。このCu−アルミナ
複合酸化物にも、800℃以上の熱処理品に2θ=3
3.5°付近と2θ=46.5°付近に同定不能の未知
のピーク(uk)が存在している。 (実施例4)硝酸ランタン水溶液の代わりに酢酸バリウ
ム水溶液を用いてBa−アルミナ粉末を調製し、Baの
含有量を5mol%、Cuの含有量を10mol%とし
たこと以外は実施例1と同様にして、実施例4のCu−
Ba−アルミナ複合酸化物を調製した。このCu−Ba
−アルミナ複合酸化物のX線回折図形のピークから同定
された組成を表1に示す。このCu−Ba−アルミナ複
合酸化物にも、800℃以上の熱処理品に2θ=33.
5°付近と2θ=46.5°付近に同定不能の未知のピ
ーク(uk)が存在している。 (比較例1)Cuの含有量を10mol%、Laの含有
量を10mol%としたこと以外は実施例1と同様にし
て、比較例1のCu−La−アルミナ複合酸化物を調製
した。このCu−La−アルミナ複合酸化物のX線回折
図形のピークから同定された組成を表1に示す。このC
u−La−アルミナ複合酸化物には、同定不能の未知の
ピーク(uk)は存在しない。 (比較例2)Cuの含有量を20mol%、Laの含有
量を10mol%としたこと以外は実施例1と同様にし
て、比較例2のCu−La−アルミナ複合酸化物を調製
した。このCu−La−アルミナ複合酸化物のX線回折
図形のピークから同定された組成を表1に示す。このC
u−La−アルミナ複合酸化物には、同定不能の未知の
ピーク(uk)は存在しない。 (比較例3)γ−アルミナ粉末のみを実施例1と同様に
熱処理し、X線回折図形のピークから同定された組成を
表1に示す。表1より、同定不能の未知のピーク(u
k)は存在しない。 (比較例4)Cuを含有しないこと以外は実施例1と同
様にして、比較例4のLa−アルミナ複合酸化物を調製
した。このLa−アルミナ複合酸化物のX線回折図形の
ピークから同定された組成を表1に示す。このLa−ア
ルミナ複合酸化物には、同定不能の未知のピーク(u
k)は存在しない。 (比較例5)Laの含有量を10mol%とし、Cuを
含有しなかったこと以外は実施例1と同様にして、比較
例5のLa−アルミナ複合酸化物を調製した。このLa
−アルミナ複合酸化物のX線回折図形のピークから同定
された組成を表1に示す。このLa−アルミナ複合酸化
物には、同定不能の未知のピーク(uk)は存在しな
い。
【0017】
【表1】
【0018】(排気ガス浄化性能)次に、実施例1にお
いて1000℃で熱処理されたCu−La−アルミナ複
合酸化物と、実施例2において1000℃で熱処理され
たCu−La−アルミナ複合酸化物と、実施例3におい
て500℃及び900℃で熱処理された2種類のCu−
アルミナ複合酸化物と、実施例4において1000℃で
熱処理されたCu−Ba−アルミナ複合酸化物と、Cu
−ゼオライト触媒の6種類を用い、それぞれのNOx浄
化性能を評価した。
【0019】Cu−ゼオライト触媒は、ゼオライト(Z
SM−5)粉末に公知の方法で銅をイオン交換担持した
ものを用いた。ゼオライトに対する銅のイオン交換率は
約100%である。これらの粉末をそれぞれ公知の方法
でペレット化し、表2に示す組成のA/F=22相当の
モデルガスを通過させてNOx浄化率を測定した。その
結果を初期NOx浄化率として表3に示す。排気ガスの
入ガス温度は350℃、空間速度SVは3万h-1であ
る。
【0020】また、上記モデルガスを用い、600℃、
800℃及び1000℃の3水準でそれぞれ5時間ガス
を通過させる耐熱試験を行い、その後上記と同条件でN
Ox浄化率を測定した。測定結果を表3に示す。
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】 表3より、銅−ゼオライト触媒は初期のNOx浄化率は
高いものの、耐熱性に劣ることが明白である。一方、実
施例3の熱処理温度500℃の粉末は、X線回折図形に
本発明にいう二つの未知のピークをもつ構造ではないた
め、初期においてもNOx浄化性能が極めて低く、NO
x浄化触媒として用いることは困難である。
【0023】しかしその他の各実施例の複合酸化物は、
約0.2nmと約0.28nmの面間隔に相当する二つ
の未知のピークをもつので、リーン側においてもNOx
の浄化性能に優れ、耐熱試験後にも高いNOx浄化率が
維持されている。
【0024】
【発明の効果】すなわち本発明の銅−アルミナ複合酸化
物によれば、リーン側において高いNOx浄化性能を有
し、かつ耐熱性に優れているので高温の排気ガスであっ
てもNOxの浄化が可能となり、NOx浄化用の排気ガ
ス浄化用触媒として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のCu−La−アルミナ複合
酸化物の、各熱処理温度毎のX線回折図形である。
【図2】本発明の一実施例のCu−La−アルミナ複合
酸化物の、各熱処理温度毎のX線回折図形であり、図1
の要部拡大図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅とアルミニウムの複合酸化物からな
    り、X線回折図形において約0.2nmと約0.28n
    mの面間隔に相当する二つのピークをもつことを特徴と
    する高耐熱性銅−アルミナ複合酸化物。
  2. 【請求項2】 銅とアルミニウムの複合酸化物からな
    り、X線回折図形において約0.2nmと約0.28n
    mの面間隔に相当する二つのピークをもつ銅−アルミナ
    複合酸化物を酸素過剰の排気ガス中に配置して該排気ガ
    ス中のNOxを浄化することを特徴とする排気ガス浄化
    方法。
JP6195753A 1994-08-19 1994-08-19 高耐熱性銅−アルミナ複合酸化物及び排気ガス浄化方法 Pending JPH0859236A (ja)

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