JPH09215921A - Nox 分解触媒 - Google Patents
Nox 分解触媒Info
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- JPH09215921A JPH09215921A JP8046955A JP4695596A JPH09215921A JP H09215921 A JPH09215921 A JP H09215921A JP 8046955 A JP8046955 A JP 8046955A JP 4695596 A JP4695596 A JP 4695596A JP H09215921 A JPH09215921 A JP H09215921A
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Abstract
OX を低減することができるNOX 分解触媒を提供す
る。 【解決手段】 このNOX 分解触媒は、A3 - X BX C
4 - Y DY OZ で表されるブラウンミラライト様構造を
持つ触媒成分のAサイト、Bサイト、Cサイト及びDサ
イトが次の元素群のうち少なくとも1種以上の元素を含
み、X,Y及びZが次の範囲である。AはMg,Ca,
Sr,Baであり、BはTi,V,Cr,Mn,Fe,
Co,Ni,Cu,Nb,Zr,Mo,Sn,Hf,A
l,Ga,Ge,Tc,Ag,In,Sb,ランタノイ
ドであり、Cはランタノイドであり、DはY,ランタノ
イドである。また、0<X≦1.5,0<Y≦2.0及
び7≦Zである。
Description
に含まれるNOX を還元して排気ガスを浄化できるNO
X 分解触媒に関する。
と直接分解の触媒が知られており、ガソリンエンジンで
は、白金、ロジウムを触媒とし、還元剤として、排気ガ
ス中のHC,CO,H2 を使用する3元触媒が知られて
いる。しかしながら、3元触媒は、アルミナ、ゼオライ
ト或いはこれらの担体に貴金属を担持したものである
が、酸素過剰の希薄燃焼領域即ちリーンバーン領域やデ
ィーゼルエンジンでは、NOX の還元率が低く、3元触
媒はディーゼルエンジンから排気される排気ガスの浄化
には有効でなかった。即ち、ディーゼルエンジンでは、
空気過剰率で燃焼されるので排気ガス中にO2 が存在
し、窒素酸化物NOX が多量に排出される。これに対し
て、ガソリンエンジンでは理論混合比で燃焼され、排気
ガス中にはO2が余り存在せず、エンジン後流に設けら
れた還元触媒によりNOが分解されるので、NOX の問
題がない。従来、ディーゼルエンジンから窒素酸化物N
OX が外部に排出されるのを抑制するため、種々のNO
x分解触媒を組み込んだ排気ガス浄化装置が知られてい
る。ところが、ディーゼルエンジンの排気ガスは、O2
が多量に含まれているため、触媒が機能しない欠点があ
った。
や希薄燃焼領域即ちリーンバーン領域でのNOX の浄化
に対しては、ペロブスカイト系の触媒の開発がされてい
るが、NOX の還元率が低いという問題があった(例え
ば、特開平6−100319号公報、特開平6−315
634号公報参照)。また、特開昭63−77543号
公報に開示された排気ガス浄化用触媒は、触媒担体と、
該触媒担体表面に担持されたアルカリ土類金属の酸化
物、酸化ランタン及び酸化セリウムから成るペロブスカ
イト型複合酸化物及び貴金属触媒成分とを含むものであ
る。更に、特開昭63−77543号公報に開示された
排気ガス浄化用触媒は、表面にペロブスカイト型複合酸
化物とO2 ストレージ性希土類酸化物を含む層を設けた
触媒担体に、触媒成分としてPd又はPdと他の貴金属
を担持させたものである。
みて、いろいろな触媒が検討されたが、NOX を還元す
る触媒として、その中で還元剤を必要としない直接還元
分解するブラウンミラライト様構造を有する化合物、例
えば、Ba3 Y4 O9 やBaLa2 O4 の化合物があ
る。しかしながら、このような化合物から成る触媒は、
低温になると、その還元率が低下するという特性を有
し、NOX の還元作用に適正な活性化温度を有している
ものである。
は、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中のN
OX を還元して浄化するものであり、触媒成分として、
一般式がA3 - X BX C4 - Y DY OZ で表されるブラ
ウンミラライト様構造を持つ化合物を構成する元素を選
択し、該元素を湿式法によって合成すると共に、触媒成
分即ち構成元素の選択や焼成温度を変えて適正な還元能
力を確保したNOX 分解触媒を提供することである。
4 - Y DY OZ で表されるブラウンミラライト様構造を
持つ触媒成分のAサイト、Bサイト、Cサイト及びDサ
イトが下記に示される元素群のうち少なくとも1種以上
の元素を含み、上記式中のX,Y及びZが下記の範囲で
あることを特徴とするNOX 分解触媒に関する。 但し、A: Mg,Ca,Sr,Ba B: Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,C
u,Nb,Zr,Mo,Sn,Hf,Al,Ga,G
e,Tc,Ag,In,Sb,ランタノイド C: ランタノイド D: Y,ランタノイド 0<X≦1.5, 0<Y≦2.0, 7≦Z
トのBサイトイオンの2価から3価へのイオン化ポテン
シャルが24eV以下であるものである。
分の前記AサイトがBaであり、前記BサイトがHf,
Ce,Zr,Fe,Co,Ni,Cuの元素群のうち少
なくとも1種以上の元素を含み、前記CサイトがYであ
り、前記DサイトがLa,Ceの元素群のうち少なくと
も1種以上の元素を含んでいるものである。
1m2 /gr以上である。
に構成されているので、ブラウンミラライト様構造を持
つ化合物が加熱により相転位をおこし、無秩序化した酸
素欠陥によって排気ガス中に存在するNOX を還元で
き、あるいは構成元素の価数の転化による電子の供与、
脱離によりNOxを還元できるため、前記化合物のNO
X の還元作用の触媒活性、吸着活性が高いNOX 還元率
を確保でき、それによって排気ガス中のNOX の存在量
を低減できる。
触媒の実施例を説明する。このNOX 分解触媒は、例え
ば、ディーゼルエンジンから排気される排気ガスのNO
X を低減して浄化する排気ガス浄化装置に適用されるも
のである。一般に、ディーゼルエンジンは、シリンダブ
ロックにガスケットを介在して固定されたシリンダヘッ
ド、シリンダヘッドに形成した吸排気ポート、シリンダ
ブロックに設けたシリンダライナ、シリンダライナに形
成されるシリンダボア内とを往復動するピストンを有し
ている。また、排気ポートは排気管に連通され、該排気
管に排気ガス浄化装置が設けられている。このNOX 分
解触媒は、上記のような排気ガス浄化装置に組み込まれ
て使用され、ディーゼルエンジンからの排気ガス中のN
OX を低減するようにNOX を還元し、N2 に転化させ
るのに使用される。
がA3 - X BX C4 - Y DY OZ で表されるブラウンミ
ラライト様構造を持つ触媒成分のAサイト、Bサイト、
Cサイト及びDサイトが次に示される元素群のうち少な
くとも1種以上の元素を含み、X,Y及びZが次の範囲
であるものである。即ち、Aサイトは、Mg,Ca,S
r,Baの元素群のうち少なくとも1種以上の元素を含
んでいるものである。Bサイトは、Ti,V,Cr,M
n,Fe,Co,Ni,Cu,Nb,Zr,Mo,S
n,Hf,Al,Ga,Ge,Tc,Ag,In,S
b,ランタノイドの元素群のうち少なくとも1種以上の
元素を含んでいるものである。Cサイトは、ランタノイ
ドの元素群のうち少なくとも1種以上の元素を含んでい
るものである。更に、Dサイトは、Y,ランタノイドの
元素群のうち少なくとも1種以上の元素を含んでいるも
のである。更に、Xは、0<X≦1.5の範囲であり、
Yは、0<Y≦2.0の範囲であり、また、Zは、7≦
Zの範囲である。これは、構造を電気的に中性に保つ数
値である。
トのBサイトイオンの2価から3価へのイオン化ポテン
シャルが24eV以下である。このNOX 分解触媒は、
その比表面積が1m2 /gr以上である。このNOX 分
解触媒において、特に、上記触媒成分のAサイトがB
a、BサイトがHf,Ce,Zr,Fe,Co,Ni,
Cuの元素群のうち少なくとも1種以上の元素、前記C
サイトがLa、及び前記DサイトがY,Ceの元素群の
うち少なくとも1種以上の元素を含んでいることが好ま
しいものである。
1.5モル、硝酸イットリウム1.6モルを秤量し、こ
れらを水中に溶解した。この溶液を攪拌しながら、アン
モニア水でpHを調整、例えば、弱アルカリに調整し、
更に、溶液が均一になるまで攪拌した。次に、得られた
溶液をホッティングスターラ(ホットプレート)上で加
熱し、水分を除去した。そこで、得られた前駆体(プレ
カーサ)を粉砕して粉末を作製した。この粉末を大気中
で600℃で加熱し、粉末から硝酸根と酢酸根を除去し
た。次いで、硝酸根と酢酸根を除去した粉末を再度粉砕
し、得られた粉末をAr雰囲気の下で900℃で焼成を
行った。上記の各工程によって得られた粉末をX線回折
したところ、該粉末はブラウンミラライト様構造を持つ
複合酸化物であることが確認できた。
記粉末をAr雰囲気の下での900℃で焼成する代わり
に、焼成温度を500℃〜1400℃の範囲で種々に変
更して上記粉末を焼成したところ、実施例1と同様に、
ブラウンミラライト様構造を持つ複合酸化物を得ること
ができた。
1.47モル、硝酸セリウム0.024モル、及び硝酸
イットリウム1.6モルを秤量し、これらを水中に溶解
した。この溶液を攪拌しながら、アンモニア水でpHを
調整、例えば、弱アルカリに調整し、更に、溶液が均一
になるまで攪拌した。次に、得られた溶液をホッティン
グスターラ上で加熱し、水分を除去した。そこで、得ら
れた前駆体を粉砕して粉末を作製した。この粉末を大気
中で600℃で加熱し、粉末から硝酸根と酢酸根を除去
した。次いで、硝酸根と酢酸根を除去した粉末を再度粉
砕し、得られた粉末をAr雰囲気の下で950℃で焼成
を行った。上記の各工程によって得られた粉末をX線回
折したところ、該粉末はブラウンミラライト様構造を持
つ複合酸化物であることが確認できた。
ウム1.6モル、及び酢酸バリウムと硝酸セリウムと
を、表1で示すように種々に秤量し、これらを水中に溶
解した。この溶液を実施例3と同様な工程によって粉末
を得た。これらの粉末をそれぞれX線回折したところ、
これらの粉末は、それぞれブラウンミラライト様構造を
持つ複合酸化物であることが確認できた。
1.47モル、硝酸ハフニウム0.024モル、及び硝
酸イットリウム1.6モルを秤量し、これらを水中に溶
解した。この溶液を攪拌しながら、アンモニア水でpH
を調整、例えば、弱アルカリに調整し、更に、溶液が均
一になるまで攪拌した。次に、得られた溶液をホッティ
ングスターラ上で加熱し、水分を除去した。そこで、得
られた前駆体を粉砕して粉末を作製した。この粉末を大
気中で600℃で加熱し、粉末から硝酸根と酢酸根を除
去した。次いで、硝酸根と酢酸根を除去した粉末を再度
粉砕し、得られた粉末をAr雰囲気の下で950℃で焼
成を行った。上記の各工程によって得られた粉末をX線
回折したところ、該粉末はブラウンミラライト様構造を
持つ複合酸化物であることが確認できた。
ウム1.6モル、及び酢酸バリウムと硝酸ハフニウムと
を、表2で示すように種々に秤量し、これらを水中に溶
解した。この溶液を実施例5と同様な工程によって粉末
を得た。これらの粉末をそれぞれX線回折したところ、
これらの粉末は、それぞれブラウンミラライト様構造を
持つ複合酸化物であることが確認できた。
例6で用いた硝酸ハフニウムの代わりに、各種の硝酸の
金属塩を用いたものであり、製造工程は実施例5と実施
例6との工程と同様の工程を経て粉末を得た。金属塩を
構成する金属は、次のものを選択でき、その時の混合比
は実施例5と実施例6とのものと同様に配合した。これ
らの金属としては、Ti,V,Cr,Mn,Fe,C
o,Ni,Cu,Nb,Zr,Mo,Snから選択する
ことができるが、実施例7では、特に、Snを選択し
た。該粉末をそれぞれX線回折したところ、該粉末は、
それぞれブラウンミラライト様構造を持つ複合酸化物で
あることが確認できた。
チウム1.2モル、及び硝酸イットリウム1.6モルを
秤量し、これらを水中に溶解した。この溶液を攪拌しな
がら、アンモニア水でpHを調整、例えば、弱アルカリ
に調整し、更に、溶液が均一になるまで攪拌した。次
に、得られた溶液をホッティングスターラ上で加熱し、
水分を除去した。そこで、得られた前駆体を粉砕して粉
末を作製した。この粉末を大気中で600℃で加熱し、
粉末から硝酸根と酢酸根を除去した。次いで、硝酸根と
酢酸根を除去した粉末を再度粉砕し、得られた粉末をA
r雰囲気の下で900℃で焼成を行った。上記の各工程
によって得られた粉末をX線回折したところ、該粉末は
ブラウンミラライト様構造を持つ複合酸化物であること
が確認できた。
ウム1.6モル、及び酢酸カルシウムを原料に選定した
以外は、実施例8と同様な工程によって粉末を作製し
た。該粉末をX線回折したところ、該粉末はブラウンミ
ラライト様構造を持つ複合酸化物であることが確認でき
た。
トリウム1.6モル、及び酢酸マグネシウムを原料に選
定した以外は、実施例8と同様な工程によって粉末を作
製した。該粉末をX線回折したところ、該粉末はブラウ
ンミラライト様構造を持つ複合酸化物であることが確認
できた。
ウム1.2モル、硝酸イットリウム1.57モル、及び
硝酸ランタン0.03モルを秤量し、これらを水中に溶
解した。この溶液を攪拌しながら、アンモニア水でpH
を調整、例えば、弱アルカリに調整し、更に、溶液が均
一になるまで攪拌した。次に、得られた溶液をホッティ
ングスターラ上で加熱し、水分を除去した。そこで、得
られた前駆体を粉砕して粉末を作製した。この粉末を大
気中で600℃で加熱し、粉末から硝酸根と酢酸根を除
去した。次いで、硝酸根と酢酸根を除去した粉末を再度
粉砕し、得られた粉末をAr雰囲気の下で900℃で焼
成を行った。上記の各工程によって得られた粉末をX線
回折したところ、該粉末はブラウンミラライト様構造を
持つ複合酸化物であることが確認できた。
ウム1.5モル、及び硝酸イットリウムと硝酸ランタン
とを、表3で示すように種々に秤量し、これらを水中に
溶解した。この溶液を実施例11と同様な工程によって
粉末を得た。これらの粉末をそれぞれX線回折したとこ
ろ、これらの粉末は、それぞれブラウンミラライト様構
造を持つ複合酸化物であることが確認できた。
ウム1.2モル、硝酸イットリウム1.57モル、及び
硝酸セリウム0.03モルを秤量し、これらを水中に溶
解した。この溶液を攪拌しながら、アンモニア水でpH
を調整、例えば、弱アルカリに調整し、更に、溶液が均
一になるまで攪拌した。次に、得られた溶液をホッティ
ングスターラ上で加熱し、水分を除去した。そこで、得
られた前駆体を粉砕して粉末を作製した。この粉末を大
気中で600℃で加熱し、粉末から硝酸根と酢酸根を除
去した。次いで、硝酸根と酢酸根を除去した粉末を再度
粉砕し、得られた粉末をAr雰囲気の下で900℃で焼
成を行った。上記の各工程によって得られた粉末をX線
回折したところ、該粉末はブラウンミラライト様構造を
持つ複合酸化物であることが確認できた。
ウム1.5モル、及び硝酸イットリウムと硝酸セリウム
とを、表4で示すように種々に秤量し、これらを水中に
溶解した。この溶液を実施例13と同様な工程によって
粉末を得た。これらの粉末をそれぞれX線回折したとこ
ろ、これらの粉末は、それぞれブラウンミラライト様構
造を持つ複合酸化物であることが確認できた。
上記各実施例で得たブラウンミラライト様構造を持つ複
合酸化物を、次の条件でNOX 分解試験の評価試験を行
った。反応ガスのNOは800ppm/N2 であり、反
応ガスの温度は500℃であり、また、反応ガスの空間
速度SVは1×105 /hである。
図1には、AサイトイオンとBサイトイオンとの成分比
を変化させた試料の差を、実施例3と実施例4とを例と
して示されている。図1は、AサイトイオンとしてのB
aとBサイトイオンとしてのCeにおける(Ba+C
e)に対するCeの比率とNOX の還元率との相関につ
いてのグラフを示す。図1において、横軸にはBサイト
イオンのAサイトイオンとBサイトイオンとの合計に対
する比率がプロットされ、縦軸にはNOX の還元率
(%)がプロットされている。図1から分かるように、
(Ba+Ce)に対するCeの比率が0%〜50%を占
める触媒が高いNOX 還元率即ちNOX 分解能力を持つ
ことが分かる。
図2には、実施例3〜7で作製したBサイトの成分を変
化させた試料の差による還元率(%)が示されている。
図2から分かるように、Bサイトイオンの2価から3価
へのイオン化ポテンシャルが24eV以下の小さい元素
を原料として用いた触媒が、高いNOX 還元率即ちNO
X 分解能力を持っていることが分かる。
には、実施例11〜12で作製したCサイトイオンとし
てのLaとDサイトイオンとしてのYとの成分比を変化
させた試料の差による還元率(%)が示されている。図
3から分かるように、(La+Y)に対するYの比率が
0%〜50%を占める触媒が高いNOX 還元率即ちNO
X 分解能力を持っていることが分かる。
には、比表面積(m2 /gr)に対するNOX の還元率
(%)の関係が示されている。図4から分かるように、
触媒の比表面積が0.5m2 /gr以下の場合には、N
OX の還元率が12%程度と低く、実用に供することが
できないものであるが、触媒の比表面積が1m2 /gr
以上の場合には、NOX の還元率が30%以上となり、
NOX の還元に有効であることが分かる。また、このN
OX 分解触媒について、実施例1で作製した触媒の比表
面積をBET法(ガス吸着法)によって測定したとこ
ろ、該触媒の粒体の比表面積は1.17m2 /grであ
った。この触媒に対する比表面積は、通常の固相法で作
製した触媒の2〜3倍に相当するものであった。
のように、ブラウンミラライト様構造を持つセラミック
ス粒子をもちいたので、従来のように、高価な貴金属を
使用する必要がなく、触媒活性、吸着活性が高いNOX
分解触媒を提供でき、排気ガス中に含まれるNOX を効
率的に還元し、NOX を還元作用で分解してN2 とO2
に変化させ、排気ガス中のNOX を低減することができ
る。
イトイオン(Ce)のAサイトイオン(Ba)とBサイ
トイオン(Ce)との合計イオン(Ce+Ba)に対す
る比率と還元率との関係を示すグラフである。
イトイオンのイオン化ポテンシャルに対する還元率を示
すグラフである。
イトイオン(Y)のCサイトイオン(La)とDサイト
イオン(Y)との合計イオン(La+Y)に対する比率
と還元率との関係を示すグラフである。
面積と還元率との関係を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 一般式がA3 - X BX C4 - Y DY OZ
で表されるブラウンミラライト様構造を持つ触媒成分の
Aサイト、Bサイト、Cサイト及びDサイトが下記に示
される元素群のうち少なくとも1種以上の元素を含み、
上記式中のX,Y及びZが下記の範囲であることを特徴
とするNOX 分解触媒。 A: Mg,Ca,Sr,Ba B: Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,C
u,Nb,Zr,Mo,Sn,Hf,Al,Ga,G
e,Tc,Ag,In,Sb,ランタノイド C: ランタノイド D: Y,ランタノイド 0<X≦1.5, 0<Y≦2.0, 7≦Z - 【請求項2】 前記BサイトのBサイトイオンの2価か
ら3価へのイオン化ポテンシャルが24eV以下である
ことを特徴とする請求項1に記載のNOX 分解触媒。 - 【請求項3】 前記触媒成分の前記AサイトがBaであ
り、前記BサイトがHf,Ce,Zr,Fe,Co,N
i,Cuの元素群のうち少なくとも1種以上の元素を含
み、前記CサイトがYであり、前記DサイトがLa,C
eの元素群のうち少なくとも1種以上の元素を含んでい
ることを特徴とする請求項1又は2に記載のNOX 分解
触媒。 - 【請求項4】 比表面積が1m2 /gr以上であること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のNO
X 分解触媒。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8046955A JPH09215921A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Nox 分解触媒 |
| EP97300418A EP0788828B1 (en) | 1996-02-09 | 1997-01-23 | NOx decomposition catalyst and exhaust gas purifier using said catalyst |
| DE69726036T DE69726036T2 (de) | 1996-02-09 | 1997-01-23 | NOx-Zersetzungskatalysator und Abgasreiniger unter Verwendung dieses Katalysators |
| US08/788,779 US5728643A (en) | 1996-02-09 | 1997-01-24 | NOx decomposition catalyst and exhaust gas purifier using said catalyst |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8046955A JPH09215921A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Nox 分解触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09215921A true JPH09215921A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12761718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8046955A Pending JPH09215921A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Nox 分解触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09215921A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007222843A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Asahi Kasei Corp | NOx浄化用触媒及びNOx浄化方法 |
| CN111589437A (zh) * | 2019-02-20 | 2020-08-28 | 三菱重工业株式会社 | 脱硝催化剂以及脱硝装置 |
-
1996
- 1996-02-09 JP JP8046955A patent/JPH09215921A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007222843A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Asahi Kasei Corp | NOx浄化用触媒及びNOx浄化方法 |
| CN111589437A (zh) * | 2019-02-20 | 2020-08-28 | 三菱重工业株式会社 | 脱硝催化剂以及脱硝装置 |
| JP2020131125A (ja) * | 2019-02-20 | 2020-08-31 | 三菱重工業株式会社 | 脱硝触媒、および脱硝装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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